產品介紹
知識智庫
推薦閱讀
快速連結
內視鏡的演進
早在 1795 年起，就有許多醫學先輩開始進行消化道的檢查。在檢查儀器較粗糙不便的情況下，通常只能針對消化道的前後端作診察，爾後為了改善檢查的便利性，遂有了內視鏡的構想及發明。初期的內視鏡有光源和操作上的困擾，因此能見度不盡理想，在光纖影像傳輸日臻成熟之後，帶動了軟式內視鏡的發明，改善了初期硬式內視鏡彎曲度不足的問題。
1984 年美國韋爾奇－埃麗（Welch-Ally）公司發明了電子內視鏡，使得消化道影像的存取更加便利，進而使影像成為診斷和教學的重要資料，對於使用內視鏡探測人體，至此有了重大的突破。之後，多家公司投入同類型機器的研發，使得內視鏡成為目前最普遍的消化道診察工具。多年來，在電子資訊和光學技術的進步下，內視鏡在肺部內科、婦產科、泌尿科、整形外科等臨床醫學的應用上越來越廣泛，隨著高科技產業的蓬勃發展，內視鏡也有顯著的改良與進步。
雖然內視鏡可改善內外科手術具破壞性檢查的缺點，但目前的檢查仍需由嘴巴進入，經喉嚨、胃、十二指腸，最多只能深入人體幽門內約 1 公尺深；或由肛門，經直腸、結腸、甚至到小腸末端。然而這兩種方式都無法探測到小腸中央長達 6 公尺的部位，使得這部分長期以來成為消化道檢查的死角。隨著科技的進步，遂發展出利用生物無線遙測的技術，捨棄先前的有線傳輸，再從體積和使用方式上解決目前內視鏡的缺點。
更早之前，就有人發展出可把腸胃道內壓力、pH 值、溫度等資料傳出體外的裝置，然而受限於當時頻寬等技術上的問題，無法完全成功。在電子內視鏡發展多年後的今天，受光電元件及傳輸技術等多方面快速進步之賜，利用無線遙測的微型內視鏡想法得以實現，膠囊內視鏡就在這樣的條件下被成功研發出來。
膠囊內視鏡的開發
目前一般內視鏡的檢查方式常會讓病人感覺不適而心生畏懼，因此發展出更符合人性化的檢查工具，就成為醫界努力的目標，不僅希望解決消化道死角的問題，更希望可以進一步用來探測人體。
以色列的葛瑞爾‧愛登（Gavriel Iddan）博士就以這為夢想，希望可以做出小型的偵察機對人體進行探測。愛登博士原本服務於以色列國防部光電部門，1981 年申請到美國波士頓做研究，在那裡他接觸到許多醫學方面的專業資訊，更在因緣際會下結識了同是以色列人的腸胃內科愛坦‧斯葛柏（Eitan Scapa）教授。在這段國外研究期間，他開始有了人體偵察機的想法，希望可以把偵察機做得像藥丸般大小，藉由這顆藥丸把人體資訊一一傳回。
當時他們懷著這看似天馬行空的夢想不斷努力，到了 1994 年，開發出來的產品已著手申請專利。在同年舉辦的世界消化大會中，愛登博士結識了英國的保羅‧斯望（Paul Swain）博士，斯望博士也有類似的構想，並曾利用小相機在豬隻身上進行實驗。他們基於相同的目標，一起組成了基文（Gastrointestinal Video Endoscope, GIVEN）影像公司合力進行開發，終於在 1999 年研發出膠囊內視鏡的原型。這項重大的發明在《自然》發表後，受到全球廣大的注目。
膠囊內視鏡隨後又通過美國食品藥物管理局的認證，在 2001 年 8 月核准上市，成為新一代消化道檢查的利器，尤其是針對狹窄的小腸死角，為病人做類似檢查時的一大福音。目前基文影像公司已獲得 40 項以上的全球專利，在 2002 年第 4 季時，全世界有 1,200 個醫學單位使用，其中包含美國的 480 個醫學中心。到了 2004 年第一季，全球已有 2,500 臺系統啟動，超過 10 萬人次的吞服紀錄。
膠囊內視鏡本身是一個相當精密的電子儀器，在長寬 33 × 11 毫米，如同魚肝油大小的體積中，含有鏡頭、無線電發射機、影像感測器、天線、精密電池等多種裝置。內視鏡前端鏡頭設計成圓拱形，以減輕分泌物對它產生的阻礙問題。為了提供如同相機閃光燈般功能的照明光源，採用省電的白光發光二極體。在拍攝效果方面，膠囊內視鏡最小拍攝的物距小於 0.1 毫米，以每秒兩張彩色照片的速率進行拍攝，所得到的影像品質尚稱清晰，部分照片甚至可以拍攝到小腸的細緻絨毛。
膠囊內視鏡的影像感應器，採用價格便宜且耗電量小的互補金屬氧化物半導體感光元件。因考慮到必須提供膠囊在人體內長達 6 到 8 小時的電量，且避免電池破損時漏電及重金屬對身體造成危害，而使用氧化銀電池。整個無線電發射機都以一個特定用途的積體電路製作，達到縮小體積、省電與降低成本等目的。最後，發射機藉由特殊設計的天線把影像訊號傳出人體，由體外的資料接收器負責訊號的接收。
由於接收器必須佩戴在病人身上長達 6 ~ 8 小時，必須盡可能輕薄短小並省電。在這前提下，接收器的設計面臨許多艱難的挑戰，例如最棘手的彩色影像儲存問題。以數位相機而言，往往數十張彩色影像就需要大量的記憶體，更何況膠囊內視鏡在體內拍攝的影像可高達數萬張，接收器必須能夠全數接收，因此接收器本身涉及包括資料壓縮、超高密度儲存裝置等各種高科技的運用。最後，再把接收器內的影像傳送給影像播放與判讀系統，呈現給醫生進行分析，做為研判病情的重要依據。
基文影像公司的第一代膠囊內視鏡因為無法控制方向，且受到一秒兩張的拍攝速率等條件的限制，使得膠囊內視鏡成效最卓越的部分是在小腸病症的診斷方面。這是因為小腸部位的管徑面積狹小，膠囊可藉由腸道蠕動而自然通過，因此拍攝出來的影像資訊較齊全。
在第一代小腸用膠囊內視鏡發展數年後，基文影像公司另外推出第二項震驚全球的食道用攝影膠囊（Pill CamTM ESO），這項產品也在 2004 年 10 月通過美國食品藥物管理局的認證獲准上市。食道用攝影膠囊以原本的小腸用膠囊內視鏡為基礎，於同樣大小的體積下，在前後兩端裝上影像感測儀器，以一秒可獲得原來兩倍影像數目的方式，解決內視鏡通過食道時速度較快的問題。不久之後，該公司更把每秒可拍攝高達 14 張影像的膠囊樣本，向美國食品藥物管理局提出審查申請，且積極在歐盟多國進行產品促銷。
膠囊內視鏡的使用相當簡單，患者只需把它當做藥丸般吞入，等待 6 到 8 小時之後自動排出，在不影響日常生活作息，也沒有不舒適感的情況下，進行腸胃道的內視鏡檢查。檢查過程除了容易施行，病人活動不會受到太大限制外，由於儀器敏感度高，影像清晰良好，使得消化道檢查不僅跨入新的境界，也能彌補傳統內視鏡檢查在小腸部分產生死角的問題，使得消化道檢查更為完整。
膠囊內視鏡的使用並非目前檢查的常態，它最重要的功能在於提供了傳統內視鏡無法克服的小腸部分的病症檢查，因此醫學上最常運用於針對小腸道出血原因的鑑別診斷。以往利用胃鏡和大腸鏡若無法找到出血點，往往造成治療上的困擾，膠囊內視鏡這時候就成為最不具侵襲性的診察利器，醫師可藉由所獲得的影像，從血跡、血塊等蛛絲馬跡中尋找病灶，進而進行治療。其他對於小腸腫瘤、腸道發炎等疾病，也具有相當的診斷價值。
不同於傳統胃鏡或大腸鏡可來回觀看同一部位，且可做局部切片，小腸膠囊內視鏡只能藉由腸子的自然蠕動通過人體，有時難以判斷是否真的有腫瘤存在，或只是由腸子蠕動收縮所引起的皺摺。因此截至目前為止，膠囊內視鏡尚無法全面取代傳統的電子內視鏡，只有在傳統內視鏡無法找出病因或病灶時，才會考慮採用。
在使用方面的禁忌，若是病人有腸道阻塞或腸道狹窄等問題，則有可能使膠囊卡在人體內，這時醫師就不會建議使用。通常在使用膠囊內視鏡前，已對患者以傳統內視鏡進行過檢查，再由醫師判斷是否適用。
臨床應用
在膠囊內視鏡問市數年後，有不少的單位針對膠囊內視鏡與其他檢查方式的比較進行研究，不僅藉此了解這一新科技產品需要改良的方向，更希望能把內視鏡與各種檢查方式結合，以進一步造福病患。
先前愛波亞德等人，曾分別以推進式內視鏡和膠囊內視鏡來觀察動物小腸的病症，藉以比較兩者在性能上的差別。結果在小腸至幽門內一公尺深的範圍內，雖然膠囊內視鏡在敏感度方面較為遜色，但是能檢查到更深的部位。而在準確性方面，兩者都可達 90％ 以上。
2002 年時，凱甫針對膠囊內視鏡和Ｘ光檢查進行分析比較，認為膠囊內視鏡對於小腸黏膜以及是否有腸道出血等方面的檢查，遠優於Ｘ光的檢查。另外也有研究指出，每年眾多因腸胃道出血而進行檢查的病人中，許多病例在利用Ｘ光攝影與推進式內視鏡，反覆檢查後卻仍無法找到出血病灶，在配合膠囊內視鏡檢查後，這種狀況獲得大幅改善。
美國食品藥物管理局於 2003 年發表了一份針對 691 位病患所做的分析報告，且正式對外宣布，膠囊內視鏡是檢查小腸病徵的第一線工具。在這份研究報告中，使用膠囊內視鏡和結腸鏡、胃鏡、放射線小腸攝影、電腦斷層Ｘ光照像、胃Ｘ光、術內內視鏡、內視鏡、血管Ｘ光照像等多種檢查方式，發現在搭配膠囊內視鏡後其檢測發現率高達 71％，較原本只有 41％ 的發現率提高了 30％，因而證實膠囊內視鏡在小腸部分的檢查確實較傳統方式精確。
對於很普遍的腹部急症，例如胃腸道出血，用過去的上、下消化道內視鏡或鋇劑Ｘ光檢查後，仍然還有 5 ~ 20％ 找不到出血點的情況，搭配膠囊內視鏡的使用雖能提升發現率，但是對於急症病患而言，首要爭取的是時效性，實在沒有時間等待膠囊內視鏡自然通過人體。
國內外研究現況
在以色列基文影像公司的 M2A 膠囊內視鏡系統問市之後，日本的射頻系統實驗室也自行發展出另外一套，在使用方式和硬體構造上都與 M2A 有明顯差異的 NORIKA3 膠囊內視鏡系統，不同的地方在於基文影像公司的膠囊內視鏡是先取得病患體內完整影像後，再由醫師進行診斷，日本射頻系統實驗室的 NORIKA3 則是利用三方向磁場對膠囊進行控制，使醫師可即時檢查病人消化道。雖然後者花費的診斷時間較長，但敏感度較藉由腸道蠕動推進的基文影像公司膠囊內視鏡系統高出許多。
日本射頻系統實驗室的系統，也可以利用第一顆膠囊先行擷取完整消化道影像進行初步觀察，再吞入第二顆，待其抵達可疑處後立即進行監控及詳細的診斷。雖然效果仍有待評估，但是若能照理想順利操作，也未嘗不是一種節省醫療人力的方式。目前除了以色列和日本外，還有許多國家相繼對膠囊內視鏡投入研究，未來還可能包含國內自行研發的膠囊內視鏡系統。預期以擷取整個消化道的影像來診斷小腸疾病，會形成一種趨勢。
未來展望
目前國內所引進的基文影像公司膠囊內視鏡，最大的優點是小腸內部影像可一覽無遺，使小腸不再成為消化道的死角，缺點是無法對膠囊進行控制，進而更有效地獲取有用資訊。所拍攝的大量消化道影像，醫師必須仔細檢視，在後續診斷上會耗費相當多時間。這樣的過程在影像處理技術發達的今天，似乎成為一種浪費，因此進一步發展自動辨識的功能，提高醫學影像的辨識率，是未來努力的課題之一。
由於國內目前尚未自行發展出類似的醫療系統，且小腸出血的臨床診斷效率並不高，引進這項技術的醫院有限。在健保不給付的情況下，這項檢查所需費用約需上萬元，因此國人應有正確的就醫觀念，與醫師詳細諮商，以決定最佳的檢查方式。有鑑於此，我國中山科學研究院正積極研發成本較低的膠囊內視鏡影像醫療系統，希望有助於這系統的普及化，以造福患者，並投入國際市場的競爭。一旦膠囊內視鏡價格更為低廉，檢驗結果更為精確，它會成為腸胃道健康檢查的主要工具。