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研究人员研制出胶囊相机可“看”病送药

2011/12/19 来源:新华网
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导读
以色列研究人员研制出微型胶囊相机,不仅能进入人体,观察病人伤口或肿瘤,还能把药物送到体内,且不会像使用传统内窥镜那样让人感觉不适。

以色列研究人员研制出微型胶囊相机,不仅能进入人体,观察病人伤口或肿瘤,还能把药物送到体内,且不会像使用传统内窥镜那样让人感觉不适。

能移动

特拉维夫大学机械工程学院的加博尔·科沙博士带领研究小组,研制出世界上首部无线遥控微型相机。它后面有条“小尾巴”,由铜线圈及弹性聚合物组成。体外的磁共振成像仪(MRI)发出信号产生磁场,让“小尾巴”震动,从而让相机在人体内移动。通过相机内的电子仪器和微型感应器,操作人员利用磁场操控相机游走到不同部位。

科沙解释说,磁共振成像仪具有强大、稳定的磁场,发出的信号能引导相机在人体内游走,“原理如同帆船随风向航行”。

他补充说,相机使用铜线圈是关键。通常用磁共振成像仪检查时,体内如果有金属物质,会因磁场干扰致使金属部位周围的图像形成伪影。铜属抗磁质,对成像仪影响较小。

痛苦小

科沙说,研制胶囊相机的灵感来自用于检查胃肠道的内窥镜“胶囊”。患者吞下“胶囊”后,“胶囊”在患者自身胃肠道动力作用下沿消化道运行,内置微型摄像机拍下多张患者胃肠道病变情况的照片,然后自行排出体外。它的最大优点是减轻患者做传统胃镜检查的痛苦。

内窥镜技术在体检中已广泛使用,但它容易让患者产生不适感,有些患者在使用后需服用止痛药,还需要休养。与传统内窥镜相比,胶囊相机在观察隐藏伤口、局部输送药物、活组织检查等方面的优势明显。

研究人员在最新一期《生物医学微型设备》杂志发表报告说,他们在美国波士顿一家医院测试胶囊相机的原型机,操控测试结果令人满意。现阶段研究人员只用胶囊相机做消化道检查,因为相机进出人体最为方便。

微型化

上世纪60年代经典科幻影片《奇幻旅程》是第一部利用微缩技术拍摄人体内部的科幻片,讲述一名苏联科学家因脑血管遭间谍破坏而命在旦夕,5名美国医生被缩小成原来体型的几百万分之一后置于胶片中,注射进这名科学家体内进行血管手术的故事。

科沙说,胶囊相机属于微型机器人课题的一部分,他们的研究成果使科幻内容成为可能。

在瑞士,研究人员制成纳米机器人,可“游”入眼球血管,为患者上药治疗。目前这项技术仅进行过动物实验。研究人员说,如果机器人足够小,将可以在不需麻醉的情况下注射到眼球中,在特定区域释放药物,甚至进行部分非侵入性手术,治疗视力衰退、视网膜血管阻塞等病变。

 

MRI driven magnetic microswimmers

Gábor Kósa, Péter Jakab, Gábor Székely and Nobuhiko Hata

Capsule endoscopy is a promising technique for diagnosing diseases in the digestive system. Here we design and characterize a miniature swimming mechanism that uses the magnetic fields of the MRI for both propulsion and wireless powering of the capsule. Our method uses both the static and the radio frequency (RF) magnetic fields inherently available in MRI to generate a propulsive force. Our study focuses on the evaluation of the propulsive force for different swimming tails and experimental estimation of the parameters that influence its magnitude. We have found that an approximately 20 mm long, 5 mm wide swimming tail is capable of producing 0.21 mN propulsive force in water when driven by a 20 Hz signal providing 0.85 mW power and the tail located within the homogeneous field of a 3 T MRI scanner. We also analyze the parallel operation of the swimming mechanism and the scanner imaging. We characterize the size of artifacts caused by the propulsion system. We show that while the magnetic micro swimmer is propelling the capsule endoscope, the operator can locate the capsule on the image of an interventional scene without being obscured by significant artifacts. Although this swimming method does not scale down favorably, the high magnetic field of the MRI allows self propulsion speed on the order of several millimeter per second and can propel an endoscopic capsule in the stomach.

文献链接:http://www.springerlink.com/content/a4061j1g0550627q/

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