圖為工作人員展示第四代膠囊機器人
不少人都懼怕胃鏡檢查，因為那需要吞下一根長長的管子，異物感令許多人難以忍受。如今，胃鏡和腸鏡檢查都有了高科技幫忙。病人只需服下一顆小小的“膠囊”， 胃腸道內的病灶就能被醫(yī)生看得一清二楚。
就在剛剛落幕的全國科普日北京主場活動中，一款智能導航膠囊機器人引起關注。膠囊機器人在體外設備的智能控制下，像一艘無人駕駛的飛船穿梭在胃部模型的各個位置，執(zhí)行檢查任務。記者了解到，這種膠囊機器人已經(jīng)在北京等多個大城市的三甲醫(yī)院進入臨床試驗階段，未來將實現(xiàn)對胃部疾病開展早篩智能檢查。
探訪
“膠囊胃鏡”長什么樣？
在中國科技館的科普日活動現(xiàn)場，記者見到了這枚膠囊內鏡，工作人員稱之為“膠囊機器人”。它的外形與普通食用膠囊極為相似，尺寸略偏大一些，長大約2厘米，直徑大約1厘米，普通人可以很順利地吞服。
工作人員模擬了這顆“膠囊”的檢查過程。服下“膠囊”后，“病人”躺在一張類似X光檢查的床位上，腹部對準一個“探頭”。一旁的控制臺有一個大屏幕，隨著“膠囊”逐漸深入體內，“病人”體內的畫面不斷在控制臺顯示器上出現(xiàn)。小小的“膠囊”像一輛無人駕駛的飛船游弋穿梭在胃的各個位置，完全無人干預。它用搭載的高清攝像頭“掃”過每一寸內壁，發(fā)現(xiàn)每一個疑似點，實時畫面?zhèn)髦玲t(yī)生眼前，支持診斷。
“它有自己的‘大腦’，可以判斷該去哪里，在哪里停多久，還能精準控制自己的姿態(tài)?！惫ぷ魅藛T說，智能導航膠囊機器人采用膠囊內部傳感器的智能感測技術和膠囊機器人控制姿態(tài)感測技術，能夠結合人體腔道圖像深度學習技術和膠囊距離感測技術實現(xiàn)實時定位。同時通過智能控制算法，控制膠囊在胃腔里的運動軌跡。
研發(fā)
膠囊機器人已更新至第四代
這款用來演示胃鏡檢查的膠囊機器人是“膠囊內鏡系列”的第四代產(chǎn)品。研發(fā)者王金山是一位技術狂熱愛好者。上世紀90年代，微機電技術（MEMS）快速發(fā)展，一些前沿企業(yè)開始利用高度微縮的晶體管、電子軟件開發(fā)微機電系統(tǒng)，一套系統(tǒng)可以縮至不到一個指甲蓋大小。王金山一直在關注微機電系統(tǒng)的發(fā)展，他隱隱覺得未來的世界一定能夠“以小博大”。
正在那段時間，王金山的一位親人因為腸胃不舒服住進了醫(yī)院，需要做消化道檢查。當時做胃鏡和腸鏡是唯一的精準檢查手段，但這種傳統(tǒng)的檢查方式令老人痛苦不堪，離開檢查室的時候幾乎耗盡了體力?！澳懿荒軓募夹g上減輕人的痛苦，讓取樣檢查的攝像頭直達‘目的地’？”他咨詢了一大批國內的微機電技術專家后，產(chǎn)生了一個大膽的念頭：把檢查設備裝進一個膠囊里，讓病人吞下去，再排出來。
這項技術當時在國內外都極少有人涉足，研發(fā)難度可想而知。投資者撤資、技術瓶頸“卡脖子”……團隊遇到了一系列難題，最終熬了過來。2003年，第一顆成型的膠囊式內窺鏡誕生。這顆“膠囊”的主要功能就是檢查消化道特別是小腸的疾病，包括小腸靜脈曲張、腸壁出血等等?！爱敃r我們發(fā)現(xiàn)，檢查胃有插管胃鏡，檢查結腸可以用傳統(tǒng)腸鏡，但小腸因為狹窄迂回的形態(tài)，始終有傳統(tǒng)內窺鏡無法探視的盲區(qū)?！惫ぷ魅藛T告訴記者。
2004年10月，這顆膠囊內鏡在北京的北大醫(yī)院、友誼醫(yī)院和重慶新橋醫(yī)院、重醫(yī)附二院四家醫(yī)院成功進行了臨床應用試驗，并在2005年獲得了當時國家食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的三類醫(yī)療器械注冊證，成功走入市場。在一些地方，用“膠囊腸鏡”甚至已經(jīng)納入了醫(yī)保。
追問
距離實際應用還有多遠？
膠囊腸鏡還在研發(fā)沖刺的時候，科研人員已經(jīng)投入膠囊胃鏡的研發(fā)。生活節(jié)奏的加快和不良生活習慣的影響，胃部疾病尤其是胃癌的發(fā)病率在不少地方都出現(xiàn)攀升，而胃癌的治療關鍵在于早發(fā)現(xiàn)。“很多人抵觸用插管胃鏡，那我們就用創(chuàng)新的膠囊胃鏡技術對他們進行無痛無創(chuàng)的舒適化檢查。最終受益的是老百姓?！惫ぷ魅藛T告訴記者?！澳z囊機器人”不僅可以自主進行胃部檢查，還可以通過人工智能技術對檢查的圖像進行輔助診斷，同時發(fā)展遠程診療技術，比如通過互聯(lián)網(wǎng)技術開展異地讀片診斷、指導治療，實現(xiàn)胃癌早期篩查的普及。
記者了解到，“膠囊機器人”已經(jīng)在北京等多個大城市的三甲醫(yī)院進入臨床試驗階段，未來將實現(xiàn)對胃部疾病早篩防癌的智能檢查。這對于廣大民眾而言，無疑是福音。資料顯示，以胃癌為例，早期發(fā)現(xiàn)早治療，五年生存率高達90%以上，而如果是晚期才發(fā)現(xiàn)，五年生存率只有20%左右。但事實上，由于傳統(tǒng)胃鏡難以被人們所接受，檢查率也就10%左右。在西方不少發(fā)達國家，胃鏡檢查幾乎是體檢必選項目。如果“膠囊機器人”在胃鏡檢查中得到應用，無疑會被更多人所接受。
揭秘
膠囊機器人融合六大高科技
據(jù)介紹，“智能導航膠囊機器人”融合了多種高科技技術。
膠囊控制技術
采用機器人智能控制技術，精確控制膠囊在人體腔道的運動軌跡，達到快速、全面對人體腔道檢查的目的。降低使用風險、減輕病人痛苦，使得全消化道檢查完整度得到提高，最大限度減少漏診率，同時指導醫(yī)生針對具體部位進行精確檢查。
膠囊定位技術
采用膠囊內部傳感器的智能感測技術和膠囊機器人控制姿態(tài)感測技術，結合人體腔道圖像深度學習技術和膠囊距離感測技術，形成腔道模擬圖，顯示膠囊在腔道中的位置和3D姿態(tài)，實現(xiàn)膠囊的實時定位。醫(yī)生可針對具體部位進行精確檢查。
人工智能控制算法
采用機器人智能控制算法，實現(xiàn)消化道智能路徑規(guī)劃，自動控制膠囊在人體大腔道的運動。這項技術屬于世界首創(chuàng)。
雙控制磁場技術
采用雙控制磁場技術，在膠囊的上下設計控制磁場，能夠增加膠囊內鏡受到的磁力及控制力。在現(xiàn)有的產(chǎn)品中，都是采用單磁鐵方案，當磁鐵把膠囊內鏡吸附到胃上表壁時，可以得到較好的控制，但當膠囊處于胃的下表壁時，由于磁鐵距離膠囊較遠，控制力不足，膠囊很難達到理想的控制效果。因此該技術在人體下方設置第二磁鐵，當膠囊內鏡處于胃的下表壁時，下方磁鐵可以控制膠囊的運動及姿態(tài)，使膠囊內鏡能夠得到較強的控制力。
醫(yī)療大數(shù)據(jù)技術
采用基于大數(shù)據(jù)人工智能的消化圖像實時識別及智能診斷系統(tǒng)，可在檢查過程中對采集到的圖片智能分析，實現(xiàn)可疑病灶自動預警，為醫(yī)生提供可疑病灶全面、準確的信息，減少漏診，實現(xiàn)早癌篩查及病變部位重點檢查。
“飛捷”算法
這項稱之為“飛捷”算法的應用能完成同步多項目檢查，在分類的同時可以給出異常所在的位置。另外利用“飛捷”算法同時對不同種類的異常進行檢測，實現(xiàn)了對胃部多種疾病的同時診斷，能節(jié)省醫(yī)生的時間。