检测肠胃道癌症的荧光胶囊相机
2015/12/27
荧光可吞服胶囊相机是第一个使用荧光灯,在人的咽部或肠道以帮助检测癌症的设备。由苏格兰研究人员研发的新设备可以取代常常被用来检查病人的内脏的笨拙的蛇状内窥镜。


荧光可吞服胶囊相机是第一个使用荧光灯,在人的咽部或肠道以帮助检测癌症的设备。由苏格兰研究人员研发的新设备可以取代常常被用来检查病人的内脏的笨拙的蛇状内窥镜。

现有的胶囊相机依靠可见光照亮病人的通道。新的胶囊相机又往前走了一步:这是荧光内窥镜的无线版本,检测某些分子在人体组织的吸收的蓝色光的能量后,自然散发出绿色光的方法。这种方法可以帮助检测咽部、食道、肠等区域的癌症。这是由于癌组织最多散发出三倍浓度的这种分子。

“我们开发的是足够小的系统,功耗效率上足以在整个人体胃肠道进行长达14个小时图像采集。”苏格兰格拉斯哥大学的电气工程师Mohammed Al-Rawhani,在新闻发布会上说。

研究人员是如何创建一个无线版本荧光内窥镜而不需要光纤蜿蜒到患者的身体的呢?关键是一个特殊的传感器,称为单光子雪崩探测器(SPAD),它(顾名思义)具有灵敏度检测由在人体组织的分子所发出的单个光子。

这样的灵敏度使得设备用廉价的发光二极管(LED)就行了。它提供的在468纳米的波长只要78微瓦的光功率。完整的设备详述于2015年12月18日发行的期刊Nature Scientific Reports。


使用荧光成像的视频胶囊的组件的图示

总之,微小胶囊的功耗仅为30.9毫瓦的功率,依赖于只有两个1.5伏的纽扣电池供电。这样的低功耗设计使设备能够提供长达14小时的成像及同时在体内的数据传输。

研究人员做两个实验,以测试他们的视频胶囊的能力。首先,他们表明,该装置可以检测类似于那些自然存在的健康和癌变组织中放出光的“内生性”分子。其次,他们表明该设备还可对为了荧光成像目的结合到某些组织的来自身体外部“外源”分子成像。

“投入商业生产和临床使用前还有一段路要走,但我们已经开始和企业界商谈,将产品推向市场,” David Cumming,电气工程师,格拉斯哥大学电子系统主席说:“在一份声明中我们也有兴趣将视频胶囊系统的成像能力扩展到到新的领域,在不久的将来比如超声。”

这样的吞咽胶囊相机在不久的将来会更更节约能源和广泛应用。Vanderbilt 大学的研究小组已经建立了一个开放资源的模块化平台,使研究人员可以运用有限的专业知识,建立自己的医疗用胶囊机器人。Carnegie Mellon 大学希望能制造出能生物降解的胶囊和胶囊摄像头组件,使它们更加安全地在人体内使用。

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