CN103767662B - 螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查*** - Google Patents

Abstract

一种无创医疗器械技术领域的螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***，外壳以及设置于其内部的光学成像部分、无线能量信息收发部分、运动部分和微处理器，微处理器与光学成像部分相连并接收模拟图像信息，无线能量信息收发部分接收包含控制指令的无线能量并输出来自微处理器的数字图像，运动部分接收微处理器的控制指令以调整侦察***的位置及姿态。本发明能够对获取胃肠道的可视光和荧光图像信息，其获取的荧光图像信息可作为胃肠道癌前病变组织的筛查依据。***包含一个可扩张的螺线型腿式机械结构，可有效扩张胃肠道直径以增加摄像头的视野，以便获取消化道皱褶中的图像信息，此外该机构还可控制***停泊于消化道的特定位置，实现驻留检查。

Description

螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***

技术领域

本发明涉及的是一种无创医疗器械技术领域的***，具体是一种螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***。

背景技术

随着人们生活节奏加快与饮食结构的不断改变，胃肠道疾病的发病率日趋升高。据报道，我国胃肠道恶性肿瘤的粗死亡率为37/10万，高于肝癌的25.17/10万、肺癌的31.44/10万，占据死亡率的第一位。我国男性胃肠道恶性肿瘤标准化年龄死亡率比发达国家男性高13.2％，农村男性胃肠道恶性肿瘤的标准化年龄死亡率比城镇男性高16.85％，农村女性比城镇男性高16.5％，已成为危害人民健康和生命质量的顽症之一。

胃肠道恶性肿瘤等疾病病情隐匿，目前临床上难以发现，一旦发现病情已达一定程度，80％已处于中晚期，延误了最佳治疗时机。临床实践表明，早期胃肠道恶性肿瘤良好及时治疗后的5年及以上的生存率达90%以上，有的甚至可以痊愈。因此提高早期胃肠癌变的诊断水平对胃肠癌变的早发现和早治疗尤为重要，但目前临床上缺乏经济、简便、有效的筛查和早期诊断手段。

现代分子生物学研究表明，从正常细胞转化为恶性细胞要经历多个步骤，细胞的周边生化环境将产生质的变化并变成特殊的宿主体，这些特殊宿主体在不同波长单色光的激发下会发出荧光，因该荧光的产生无需外源性物质，因此称为固有荧光。对于癌前病变组织，由于上皮细胞增生导致组织致密，阻挡了部分激发光，亮度减弱呈暗色。因此，通过固有荧光的颜色、亮度及荧光光谱特性，即可揭示特殊宿主体的生物化学特征，从而进行癌前病变组织的检测。

利用固有荧光进行癌前病变检测方法目前有图像法和光谱法。图像法是根据正常组织与癌前病变组织固有荧光颜色、强度的不同来诊断是否为癌前病变。光谱法是将固有荧光经光导纤维收集，经过光/电信号变换、模/数转换后，送入计算机***通过专门设计的软件显示光谱曲线,根据正常组织与异常组织光谱曲线的差异判断待检组织的类型。显然，荧光图像法直接根据颜色进行检测，优点是直观、简单，能做出实时判断、观测视野大,且不需要复杂的装置设备，非常有利于临床推广。荧光光谱法较为严谨科学，光谱包含的信息量大，包括已知的各种病变与早期癌的分化、癌细胞的分化程度以及基因突变等，但光谱法是按“点”采样，获得光谱是单个的点，且光谱设备结构复杂、昂贵，对病变的判断不够直观，因此推广使用有一定局限。

经对现有技术检索发现以下相关文献：中国专利文献号CN102160774A，公开日2011-08-24，公开了一种：无线供能的视频图像胶囊***。该技术采用无线供能，将检测的消化道图像信号通过无线方式传送至体外图像接收器，再通过专用软件可将体外图像接收器保存的图像回放或直接由图像工作站实时显示。这个专利采用无线供能的方式，提高图像的采集频率，实现消化道图像的“连续”采集，提高消化道图像采集的分辨率，满足临床全消化道疾病诊断的需求，但是该视频图像胶囊仍然是白光胶囊内窥镜，不能实现癌前病变的检测，同时，由于该视频图像胶囊不具备胃肠道扩张机构，不能对胃肠道塌陷和皱折部位进行诊查，造成漏检。

中国专利文献号CN103211564A，公开日2013-07-24，公开了一种内窥镜类技术领域的用于胃肠道的微型机器人，包括：轴向伸缩机构、头部径向钳位机构和尾部径向钳位机构，其中：头部径向钳位机构由径向动力装置与轴向伸缩机构相连，径向钳位机构包括：相互啮合的机构输出齿轮和调速输出齿轮、至少3条均匀分布于机构输出齿轮外圆周的螺旋线腿和钳位调速装置。但该技术于本发明相比的缺陷及不足在于：该机器人的视频模块中仅含有白光光源，因此只能获取胃肠道的可视光图像信息，不能对癌前病变组织进行排查；此外，复杂的机械结构也会增加机器人的体积，不利于深入人体消化道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***，能够对获取胃肠道的可视光和荧光图像信息，其获取的荧光图像信息可作为胃肠道癌前病变组织的筛查依据。***包含一个可扩张的螺线型腿式机械结构，可有效扩张胃肠道直径以增加摄像头的视野，以便获取消化道皱褶中的图像信息，此外该机构还可控制***停泊于消化道的特定位置，实现驻留检查。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：外壳以及设置于其内部的光学成像部分、无线能量信息收发部分、运动部分和微处理器，其中：微处理器与光学成像部分相连并接收模拟图像信息，无线能量信息收发部分接收包含控制指令的无线能量并输出来自微处理器的数字图像，运动部分接收微处理器的控制指令以调整侦察***的位置及姿态。

所述的外壳包括：医用透明半球形外壳和医用外壳，其中：医用透明半球形外壳位于光学成像部分的外面以提供拍摄视角，医用外壳与医用透明半球形外科密封连接。

所述的光学成像部分包括：紫外单色光源、白光源、成像器件和短焦镜头，其中：紫外单色光源与白光源均匀分布于短焦镜头的两侧，成像器件位于短焦镜头的下方并与微处理器相连以输出模拟图像信息。

所述的无线能量信息收发部分包括：无线信息发送部分和无线能量接收部分，其中：无线信息发送部分由无线通信模块和收发天线组成，将来自微处理器的数字图像信息发送至所述诊查***外部；无线能量接收部分由接收线圈及电源管理电路组成，接收来自所述诊查***外部的无线能量并向光学成像部分、无线信息发送部分、运动部分和微处理器供能，同时将其中的控制指令输出至微处理器。

所述的运动部分包括：螺线形腿径向扩张机构和螺线形腿驱动控制模块，其中：螺线型腿径向扩张机构位于医用透明半球形外壳和医用外壳连接处，螺线型腿驱动控制模块位于医用外科内部。

所述的螺线形腿径向扩张机构包括：驱动齿轮、机架、中心齿轮和螺线腿，其中：转动设置于机架上的驱动齿轮以及分别与之相啮合的多个螺线腿和一个中心齿轮。

所述的螺线腿由设置于机架上的转动齿轮和弧形结构的支撑腿组成。

所述的螺线腿平均分布于所述驱动齿轮的外周。

所述的转动齿轮为不完整齿轮结构。

技术效果

与现有技术相比，本发明通过螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***实现了检测装置在受试者胃肠道内可控、有效的泊位，实现了对胃肠道组织白光/荧光图像的可控和长时间检测、检测结果向体外无线发送；由于***具备螺线形腿径向扩张机构，解决了现有技术在胃肠道塌陷和皱折部位诊查时所造成的漏检，实现了对全消化道的无创、无痛苦全面诊查。通过无线供能***实现了对螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***的无线供能，突破了当前胃肠道检测装置采用电池供能时工作时间的限制、采用拖缆供能时不能实现对全消化道实施检测的限制。通过无线通信技术实现了对螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***螺线形腿径向扩张机构的径向扩张动作；根据诊查需求，实现了白光/紫外单色光照明光源的可控切换，白光/荧光图像的可控获取；实现了对检测检测图像信息的无线传输。

附图说明

图1为螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***示意图；

图2为螺线形腿径向扩张机构示意图；

图3为螺线形腿径向扩张机构工作示意图；

图中：医用透明半球形外壳1、紫外单色光源2、成像器件3、螺线形腿径向扩张机构4、微处理器5、无线通信模块6、医用外壳7、收发天线8、接收线圈9、电源管理电路10、螺线形腿驱动控制模块11、可径向伸缩的医用弹性密封膜12、短焦镜头13、白光源14、驱动齿轮15、机架16、中心齿轮17和螺线腿18。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：外壳a以及设置于其内部的光学成像部分b、无线能量信息收发部分c、运动部分d和微处理器5，其中：微处理器5与光学成像部分b相连并接收模拟图像信息，无线能量信息收发部分c接收含有控制指令的无线能量并输出来自微处理器5的数字图像，运动部分d接收微处理器5的控制指令以调整侦察***的位置及姿态。

所述的含有控制指令的无线能量是指将控制指令经调制后与无线能量一并通过无线方式由无线能量信息收发部分c接收。

所述的外壳包括：医用透明半球形外壳1和医用外壳7，其中：医用透明半球形外壳1位于光学成像部分b的外面以提供拍摄视角，医用外壳7与医用透明半球形外科密封连接。

所述的光学成像部分b包括：紫外单色光源2、白光源14、成像器件3和短焦镜头13，其中：紫外单色光源2与白光源14均匀分布于短焦镜头13的两侧，成像器件3位于短焦镜头13的下方并与微处理器5相连以输出模拟图像信息。

所述的无线能量信息收发部分c包括：无线信息发送部分e和无线能量接收部分f，其中：无线信息发送部分e由无线通信模块6和收发天线8组成，将来自微处理器5的数字图像信息发送至所述诊查***外部；无线能量接收部分f由接收线圈9及电源管理电路10组成，接收来自所述诊查***外部的无线能量并向光学成像部分b、无线信息发送部分e、运动部分d和微处理器5供能，同时将其中的控制指令输出至微处理器5。

所述的运动部分d包括：螺线形腿径向扩张机构4和螺线形腿驱动控制模块，其中：螺线型腿径向扩张机构4位于医用透明半球形外壳1和医用外壳7连接处，螺线型腿驱动控制模块位于医用外科内部。

如图2所示，本实施例中的螺线形腿径向扩张机构4包括：驱动齿轮15、机架16、中心齿轮17和螺线腿18，其中：转动设置于机架16上的驱动齿轮15以及分别与之相啮合的多个螺线腿18和一个中心齿轮17。

所述的螺线腿18由转动设置于机架16上的转动齿轮和弧形结构的支撑腿组成。

所述的螺线腿18平均分布于所述驱动齿轮15的外周。

所述的转动齿轮为不完整齿轮结构。

所述的螺线形腿径向扩张机构4实现螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***在胃肠道任意位置的泊留，对胃肠道组织进行的长时间检测及对比分析，或从不同角度实现对观察部位的成像，或对胃肠道塌陷和具有皱折部位实施诊查。

工作过程中，医务人员通过操作控制***的人机界面发送控制指令，控制指令由收发天线8、无线通信模块6接收，微处理器5通过螺线形腿驱动控制模块11和螺线形腿径向扩张机构4实现对塌陷和具有皱折胃肠道的径向扩张，扩张的大小通过控制***的人机界面上实现白光图像由医务人员控制。一方面实现螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***在胃肠道内任意位置的停泊，也实现了对胃肠道塌陷和皱折部位的清晰成像。

所述的微型电动机带动驱动齿轮15在螺线形腿驱动控制模块11的控制下转动，并驱动中心齿轮17转动；通过转动轴定位并与中心齿轮17啮合，当中心齿轮17转动时，所有螺线腿18随之同步转动，使螺线腿18的末端向外伸张，实现对塌陷和具有皱折胃肠道的径向扩张，螺线形腿径向扩张机构4工作过程如图3所示。

如图3d所示为各螺线腿18的初始位置，此时螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***的外径最小，保证在螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***从受试者口腔或***送入体内时，不对受试者带来痛苦和损伤，同时保证螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***在胃肠道内的可通过性；随着图3c到图3b再到图3a的运动过程，螺线腿18末端的外径不断增加，对胃肠道内壁的径向伸张效果也逐渐加强。

为了减小螺线腿18的末端对胃肠道内壁的损伤，螺线腿18的末端采用在轴向加宽方式，通过增大螺线腿18的末端与胃肠道内壁的接触面积，减小螺线腿18的末端对胃肠道内壁的作用力的方式来防止螺线腿18的末端对胃肠道组织的损伤。为了实现对螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***的可靠密封，在螺线形腿径向扩张机构4的外部沿轴向设置高弹性、薄壁圆筒状的可径向伸缩的医用弹性密封膜12，可径向伸缩的医用弹性密封膜12的两端分别与医用透明半球形外壳1、医用外壳7的外缘粘接可靠密封。

由上述实施例可以看出，通过精密机械技术、无线供能技术、无线通信技术、白光/荧光图像检测技术实现检测装置在胃肠道内的可控泊位、胃肠道的径向伸张、主动检测，消除现有胃肠道检测***缺点和不足，有助于胃肠道疾病的诊查，造福于临床患者。

Claims (1)

1.一种螺线形腿扩张式胃肠道癌前病变微型无创诊查***，其特征在于，包括：外壳以及设置于其内部的光学成像部分、无线能量信息收发部分、运动部分和微处理器，其中：微处理器与光学成像部分相连并接收模拟图像信息，无线能量信息收发部分接收包含控制指令的无线能量并输出来自微处理器的数字图像，运动部分接收微处理器的控制指令以调整诊查***的位置及姿态；

所述的外壳包括：医用透明半球形外壳和医用外壳，其中：医用透明半球形外壳位于光学成像部分的外面以提供拍摄视角，医用外壳与医用透明半球形外壳密封连接；

所述的密封连接处设有可径向伸缩的医用弹性密封膜；

所述的光学成像部分包括：紫外单色光源、白光源、成像器件和短焦镜头，其中：紫外单色光源与白光源均匀分布于短焦镜头的两侧，成像器件位于短焦镜头的下方并与微处理器相连以输出模拟图像信息；

所述的无线能量信息收发部分包括：无线信息发送部分和无线能量接收部分，其中：无线信息发送部分由无线通信模块和收发天线组成，将来自微处理器的数字图像信息发送至所述诊查***外部；无线能量接收部分由接收线圈及电源管理电路组成，接收来自所述诊查***外部的无线能量并向光学成像部分、无线信息发送部分、运动部分和微处理器供能，同时将其中的控制指令输出至微处理器；

所述的运动部分包括：螺线形腿径向扩张机构和螺线形腿驱动控制模块，其中：螺线形腿径向扩张机构位于医用透明半球形外壳和医用外壳连接处，螺线形腿驱动控制模块位于医用外壳内部；

所述的螺线形腿径向扩张机构包括：驱动齿轮、机架、中心齿轮和螺线腿，其中：转动设置于机架上的驱动齿轮以及与之相啮合的一个中心齿轮，多个螺线腿与一个中心齿轮相啮合；

所述的螺线腿由设置于机架上的转动齿轮和弧形结构的支撑腿组成；

所述的螺线腿平均分布于所述中心齿轮的外周；

所述的转动齿轮为不完整齿轮结构。