無(wú)論是在前一段時(shí)間舉行的世界機(jī)器人大會(huì)還是最近的一些醫(yī)學(xué)論壇上，膠囊機(jī)器人（“智能膠囊消化道內(nèi)鏡系統(tǒng)”或“醫(yī)用無(wú)線內(nèi)鏡”）都被描述為未來(lái)有可能取代內(nèi)鏡檢查的“黑科技”，將終結(jié)人們對(duì)胃鏡、腸鏡檢查的恐懼。膠囊機(jī)器人的確是一項(xiàng)很有前景的輔助檢查技術(shù)，但它距離徹底取代胃鏡、腸鏡檢查，還有很長(zhǎng)的路要走。
 

　　說(shuō)到機(jī)器人，你首先會(huì)想到什么？大白？瓦力？還是終結(jié)者？然而，現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人遠(yuǎn)沒(méi)有這么“酷炫”。根據(jù)聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織的定義，機(jī)器人是一種可編程和多功能的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。也就是說(shuō)，我們所討論的“機(jī)器人”是一種機(jī)器或者智能系統(tǒng)，并沒(méi)有人們想象的那么神秘。

 

 

　　膠囊機(jī)器人也是如此。

 

　　這個(gè)機(jī)器人是膠囊形狀的，一般規(guī)格為直徑11-12毫米，長(zhǎng)度十幾到二十幾毫米不等，比普通的藥丸大一點(diǎn)點(diǎn)，它內(nèi)置相機(jī)與信號(hào)傳輸裝置，可以借助消化道的蠕動(dòng)在人體內(nèi)運(yùn)動(dòng)并拍攝圖像，并傳送至體外的圖像記錄儀和影像工作站，方便醫(yī)生了解病情、做出診斷。

 

　　據(jù)中國(guó)科學(xué)院電工研究所的徐建省博士介紹，在用膠囊機(jī)器人進(jìn)行檢查時(shí)，患者的身體上不需要開(kāi)創(chuàng)口，也不用插導(dǎo)管，非常方便。做過(guò)腸鏡或胃鏡檢查的朋友都知道，插導(dǎo)管是一件生理上非常不舒服的事情，尤其對(duì)于老人、兒童或者病情危重的患者來(lái)說(shuō)，由于自身的耐受性比較差，插導(dǎo)管可能會(huì)造成他們更大的痛苦。“使用膠囊機(jī)器人的時(shí)候，患者只需要以水送服，然后等待它被排出體外就可以了，不僅幾乎沒(méi)有痛苦，還能正常的生活、工作。”徐建省博士說(shuō)道。他進(jìn)一步介紹，膠囊機(jī)器人可作為消化道疾病尤其是小腸疾病診斷的首選方法。

 

　　膠囊機(jī)器人將終結(jié)“胃腸鏡恐懼”？路還很長(zhǎng)

 

膠囊機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)（左側(cè)從上到下依次為：永磁塊、電磁鐵、白色發(fā)光二極管、熒光發(fā)光二極管；右側(cè)從上到下依次為：內(nèi)膜、外膜、圖像傳感器、中央處理器）

 

　　電量只夠拍攝半小時(shí)，嘗試體外充電失敗

 

　　不過(guò)，膠囊機(jī)器人現(xiàn)在仍有不少待解的難題，電量有限就是其中最突出的一個(gè)。
 

　　“咱們都有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)，用手機(jī)拍照時(shí)，耗電就會(huì)特別快。”徐建省說(shuō)，“膠囊機(jī)器人也面臨這樣的問(wèn)題。”因?yàn)槎际强績(jī)?nèi)置的鋰電池供電，所以能量十分有限，就目前已有的膠囊機(jī)器人而言，在每秒拍攝兩張圖片的情況下，半小時(shí)左右電就耗完了，這大大增加了診斷的不確定性——如果半小時(shí)內(nèi)膠囊沒(méi)有走完整個(gè)消化道或者卡在了某個(gè)地方，就很難收集完整的圖像資料。

 

　　同時(shí)，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了在患者體內(nèi)就能實(shí)時(shí)將圖片傳送給醫(yī)生的膠囊機(jī)器人，據(jù)徐建省博士介紹，未來(lái)還會(huì)有可以在患者消化道內(nèi)噴藥或進(jìn)行小手術(shù)的治療型膠囊機(jī)器人，也就是說(shuō)，當(dāng)功能不斷拓展時(shí)，怎樣保證膠囊在體內(nèi)有充足的能量供應(yīng)，將成為決定它能否成功的關(guān)鍵條件。

 

　　對(duì)此，業(yè)內(nèi)普遍的研究方向是實(shí)現(xiàn)膠囊機(jī)器人的無(wú)線充電，通過(guò)在患者身體周圍設(shè)置電場(chǎng)，達(dá)到為他腹中膠囊機(jī)器人充電的目的。目前已經(jīng)有日本學(xué)者嘗試做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但因?yàn)殡姵匕l(fā)熱嚴(yán)重不得不放棄。

 

　　可控性欠佳找不到該拍哪，“先天缺陷”難以克服

 

　　膠囊機(jī)器人的第二個(gè)問(wèn)題是難以控制。因?yàn)樵诨颊吒怪?，所以醫(yī)生很難從體外控制它的位置，并且在正常情況下，膠囊機(jī)器人應(yīng)該處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，這就意味著，哪怕發(fā)現(xiàn)了病灶，也很有可能一閃而過(guò)，從醫(yī)生的角度看，拿到圖片后，只能根據(jù)病理圖像學(xué)及膠囊的工作時(shí)間來(lái)判斷位置，難以精確，這大大增加了手術(shù)的難度。

 

 

　　對(duì)此，徐建省給出的解決方案是，依靠電場(chǎng)或磁場(chǎng)，給患者體內(nèi)的膠囊施加影響。“這些微型機(jī)器人體內(nèi)含有永磁塊，在交變磁場(chǎng)下的作用下，永磁塊可以震動(dòng)，從而令附在它上面的薄膜擺動(dòng)，動(dòng)起來(lái)的薄膜就像金魚(yú)的尾巴，最終驅(qū)動(dòng)微型機(jī)器人向前游去。”徐建省補(bǔ)充道，“還有一種方法是利用特殊的材料，它能在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生形變，從而驅(qū)動(dòng)膠囊。”事實(shí)上，徐建省所在的中科院電工研究所生物醫(yī)學(xué)工程研究部已經(jīng)找到了這種“特殊材料”。

 

　　“在自然界中有一種細(xì)菌，它靠著鞭毛的旋轉(zhuǎn)來(lái)推動(dòng)自身前進(jìn)。”據(jù)徐建省介紹，這種細(xì)菌體內(nèi)有一些細(xì)小的磁性顆粒，因此具有趨磁屬性——在磁力線的環(huán)境中，它們會(huì)乖乖排成一條直線，并順著磁力線的方向運(yùn)動(dòng)。

 

　　這帶給了研發(fā)團(tuán)隊(duì)靈感，他們研究的仿生微型機(jī)器人采用混合驅(qū)動(dòng)的方式，本體的永磁塊與體外的磁場(chǎng)相互作用，控制其運(yùn)動(dòng)方向；而直流電機(jī)則驅(qū)動(dòng)排列成螺旋槳形態(tài)的磁粒，推進(jìn)機(jī)器人運(yùn)行。

 

　　不過(guò)，在畢業(yè)于美國(guó)哥倫比亞大學(xué)醫(yī)療機(jī)器人專業(yè)、如今身為硅谷某醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)業(yè)公司CEO的張健博士看來(lái)，不好控制是膠囊機(jī)器人的一個(gè)“先天缺陷”，難以通過(guò)技術(shù)克服。

 

　　“從基礎(chǔ)物理的角度來(lái)看，控制患者體內(nèi)的膠囊機(jī)器人是不可行的。”張健說(shuō)得很干脆，“首先，隔著脂肪等人體組織，用磁場(chǎng)等方式去控制它，效果有待考證，其次，它的形狀是橢圓的，很容易卡在腸道的某個(gè)地方。”相比之下，傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡工具顯然更好操控，“它就像一根繩子下到肚子里，人能用外面的這一端調(diào)整里面那端的位置，加上一些伸縮的功能，可以準(zhǔn)確的找到需要檢查的位置。”張健表示，結(jié)構(gòu)決定了弱點(diǎn)，我們要利用膠囊機(jī)器人，或許應(yīng)該承認(rèn)它不好控制的弱點(diǎn)，并以此為前提，討論它能在什么樣的情況下使用。“因?yàn)槟悴恍枰阉械慕鉀Q方案都用在最難的那個(gè)問(wèn)題上。”

 

　　更適用于無(wú)特定目的的全消化道檢查

 

　　那么，什么時(shí)候膠囊機(jī)器人會(huì)優(yōu)于傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡呢？張健博士認(rèn)為這分為兩種情況。

 

　　一是在患者需要進(jìn)行全消化道系統(tǒng)的檢查，而不需要準(zhǔn)確、清晰的圖像時(shí)。“醫(yī)生可能從口腔到直腸都得看，但不需要把某個(gè)位置看的特別清楚，這時(shí)膠囊機(jī)器人就比較方便。”張健說(shuō)。換而言之，類似于體檢，沒(méi)有特定的診斷目的，而是進(jìn)行全面的疾病篩查，無(wú)痛的膠囊機(jī)器人顯然更為方便。

 

　　二是患者距離城市較遠(yuǎn)，或者不方便到大醫(yī)院進(jìn)行檢查。“傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查必須有配套的醫(yī)療設(shè)備，而這些設(shè)備卻不是每家醫(yī)院都有的。如果一位偏遠(yuǎn)地區(qū)的病人想做腸胃檢查，現(xiàn)在他必須跑到城市里的大醫(yī)院。但如果有了膠囊機(jī)器人，他在當(dāng)?shù)鼐涂梢赃M(jìn)行檢查，省去了奔波的辛苦。”張健說(shuō)，“如果腦洞再開(kāi)大一點(diǎn)，當(dāng)膠囊機(jī)器人普及到一般藥店就能買到，消費(fèi)者可以每年去買一個(gè)，進(jìn)行自查。”

 

　　價(jià)格能否與傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡競(jìng)爭(zhēng)仍然未知

 

　　說(shuō)到普及，就繞不開(kāi)另一個(gè)問(wèn)題，成本。

 

　　目前，傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查大概是200-300元一次，而一個(gè)膠囊機(jī)器人的售價(jià)則是2000-3000元一個(gè)。如此高昂的價(jià)格自然制約了它在市場(chǎng)上的推廣。

 

　　對(duì)此，張健認(rèn)為，伴隨著越來(lái)越多的企業(yè)進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，膠囊機(jī)器人的價(jià)格肯定會(huì)降，但是否能降到和傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡相當(dāng)，是未知的。

 

　　“我們把一個(gè)膠囊機(jī)器人剖開(kāi)看，有外殼、鏡頭、相機(jī)、內(nèi)存卡、電池等幾個(gè)部分，說(shuō)句門外漢的話，這些零部件在手機(jī)上都有。那么在目前手機(jī)如此普及的情況下，這些東西的成本都要幾百元人民幣，我們就可以推斷，想把成本降到幾十元是非常困難的。那能不能把質(zhì)量降一些，讓膠囊機(jī)器人拍出來(lái)的照片比手機(jī)差一點(diǎn)？這還很難說(shuō)。”張健說(shuō)道。

 

　　不過(guò)換個(gè)角度看，雖然傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查一次只需200、300元，但除了內(nèi)窺鏡本身，還需要配套的成像設(shè)備、計(jì)算中心等等，醫(yī)院購(gòu)買這整套系統(tǒng)大概要花費(fèi)數(shù)十萬(wàn)元，所以，對(duì)于沒(méi)有設(shè)備的鄉(xiāng)村醫(yī)院來(lái)說(shuō)，可能膠囊機(jī)器人就相對(duì)合適一些。就像張健總結(jié)的那樣，“膠囊機(jī)器人有很多適用條件，這或許就注定了它的市場(chǎng)不會(huì)大。”

 

　　雖然從目前來(lái)看，膠囊機(jī)器人存在著很多的問(wèn)題，但不可否認(rèn)的是，相比于傳統(tǒng)的管式內(nèi)窺鏡，它是一種技術(shù)的進(jìn)步，也是可供患者選擇的一種新的醫(yī)療服務(wù)。