胶囊机器人将终结“胃肠镜恐惧”？路还很长

无论是在前一段时间举行的世界机器人大会还是最近的一些医学论坛上，胶囊机器人（“智能胶囊消化道内镜系统”或“医用无线内镜”）都被描述为未来有可能取代内镜检查的“黑科技”，将终结人们对胃镜、肠镜检查的恐惧。胶囊机器人的确是一项很有前景的辅助检查技术，但它距离彻底取代胃镜、肠镜检查，还有很长的路要走。

说到机器人，你首先会想到什么？大白？瓦力？还是终结者？然而，现实中的机器人远没有这么“酷炫”。根据联合国标准化组织的定义，机器人是一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。也就是说，我们所讨论的“机器人”是一种机器或者智能系统，并没有人们想象的那么神秘。

胶囊机器人也是如此。

这个机器人是胶囊形状的，一般规格为直径11-12毫米，长度十几到二十几毫米不等，比普通的药丸大一点点，它内置相机与信号传输装置，可以借助消化道的蠕动在人体内运动并拍摄图像，并传送至体外的图像记录仪和影像工作站，方便医生了解病情、做出诊断。

据中国科学院电工研究所的徐建省博士介绍，在用胶囊机器人进行检查时，患者的身体上不需要开创口，也不用插导管，非常方便。做过肠镜或胃镜检查的朋友都知道，插导管是一件生理上非常不舒服的事情，尤其对于老人、儿童或者病情危重的患者来说，由于自身的耐受性比较差，插导管可能会造成他们更大的痛苦。“使用胶囊机器人的时候，患者只需要以水送服，然后等待它被排出体外就可以了，不仅几乎没有痛苦，还能正常的生活、工作。”徐建省博士说道。他进一步介绍，胶囊机器人可作为消化道疾病尤其是小肠疾病诊断的首选方法。

胶囊机器人将终结“胃肠镜恐惧”？路还很长

胶囊机器人内部结构（左侧从上到下依次为：永磁块、电磁铁、白色发光二极管、荧光发光二极管；右侧从上到下依次为：内膜、外膜、图像传感器、中央处理器）

电量只够拍摄半小时，尝试体外充电失败

不过，胶囊机器人现在仍有不少待解的难题，电量有限就是其中最突出的一个。

“咱们都有一个经验，用手机拍照时，耗电就会特别快。”徐建省说，“胶囊机器人也面临这样的问题。”因为都是靠内置的锂电池供电，所以能量十分有限，就目前已有的胶囊机器人而言，在每秒拍摄两张图片的情况下，半小时左右电就耗完了，这大大增加了诊断的不确定性——如果半小时内胶囊没有走完整个消化道或者卡在了某个地方，就很难收集完整的图像资料。

同时，世界上已经出现了在患者体内就能实时将图片传送给医生的胶囊机器人，据徐建省博士介绍，未来还会有可以在患者消化道内喷药或进行小手术的治疗型胶囊机器人，也就是说，当功能不断拓展时，怎样保证胶囊在体内有充足的能量供应，将成为决定它能否成功的关键条件。

对此，业内普遍的研究方向是实现胶囊机器人的无线充电，通过在患者身体周围设置电场，达到为他腹中胶囊机器人充电的目的。目前已经有日本学者尝试做了相关的实验，但因为电池发热严重不得不放弃。

可控性欠佳找不到该拍哪，“先天缺陷”难以克服

胶囊机器人的第二个问题是难以控制。因为在患者腹中，所以医生很难从体外控制它的位置，并且在正常情况下，胶囊机器人应该处于运动的状态，这就意味着，哪怕发现了病灶，也很有可能一闪而过，从医生的角度看，拿到图片后，只能根据病理图像学及胶囊的工作时间来判断位置，难以精确，这大大增加了手术的难度。

对此，徐建省给出的解决方案是，依靠电场或磁场，给患者体内的胶囊施加影响。“这些微型机器人体内含有永磁块，在交变磁场下的作用下，永磁块可以震动，从而令附在它上面的薄膜摆动，动起来的薄膜就像金鱼的尾巴，最终驱动微型机器人向前游去。”徐建省补充道，“还有一种方法是利用特殊的材料，它能在磁场的作用下产生形变，从而驱动胶囊。”事实上，徐建省所在的中科院电工研究所生物医学工程研究部已经找到了这种“特殊材料”。

“在自然界中有一种细菌，它靠着鞭毛的旋转来推动自身前进。”据徐建省介绍，这种细菌体内有一些细小的磁性颗粒，因此具有趋磁属性——在磁力线的环境中，它们会乖乖排成一条直线，并顺着磁力线的方向运动。

这带给了研发团队灵感，他们研究的仿生微型机器人采用混合驱动的方式，本体的永磁块与体外的磁场相互作用，控制其运动方向；而直流电机则驱动排列成螺旋桨形态的磁粒，推进机器人运行。

不过，在毕业于美国哥伦比亚大学医疗机器人专业、如今身为硅谷某医疗设备创业公司CEO的张健博士看来，不好控制是胶囊机器人的一个“先天缺陷”，难以通过技术克服。

“从基础物理的角度来看，控制患者体内的胶囊机器人是不可行的。”张健说得很干脆，“首先，隔着脂肪等人体组织，用磁场等方式去控制它，效果有待考证，其次，它的形状是椭圆的，很容易卡在肠道的某个地方。”相比之下，传统的内窥镜工具显然更好操控，“它就像一根绳子下到肚子里，人能用外面的这一端调整里面那端的位置，加上一些伸缩的功能，可以准确的找到需要检查的位置。”张健表示，结构决定了弱点，我们要利用胶囊机器人，或许应该承认它不好控制的弱点，并以此为前提，讨论它能在什么样的情况下使用。“因为你不需要把所有的解决方案都用在最难的那个问题上。”

更适用于无特定目的的全消化道检查

那么，什么时候胶囊机器人会优于传统的内窥镜呢？张健博士认为这分为两种情况。

一是在患者需要进行全消化道系统的检查，而不需要准确、清晰的图像时。“医生可能从口腔到直肠都得看，但不需要把某个位置看的特别清楚，这时胶囊机器人就比较方便。”张健说。换而言之，类似于体检，没有特定的诊断目的，而是进行全面的疾病筛查，无痛的胶囊机器人显然更为方便。

二是患者距离城市较远，或者不方便到大医院进行检查。“传统的内窥镜检查必须有配套的医疗设备，而这些设备却不是每家医院都有的。如果一位偏远地区的病人想做肠胃检查，现在他必须跑到城市里的大医院。但如果有了胶囊机器人，他在当地就可以进行检查，省去了奔波的辛苦。”张健说，“如果脑洞再开大一点，当胶囊机器人普及到一般药店就能买到，消费者可以每年去买一个，进行自查。”

价格能否与传统内窥镜竞争仍然未知

说到普及，就绕不开另一个问题，成本。

目前，传统的内窥镜检查大概是200-300元一次，而一个胶囊机器人的售价则是2000-3000元一个。如此高昂的价格自然制约了它在市场上的推广。

对此，张健认为，伴随着越来越多的企业进入这个领域，胶囊机器人的价格肯定会降，但是否能降到和传统的内窥镜相当，是未知的。

“我们把一个胶囊机器人剖开看，有外壳、镜头、相机、内存卡、电池等几个部分，说句门外汉的话，这些零部件在手机上都有。那么在目前手机如此普及的情况下，这些东西的成本都要几百元人民币，我们就可以推断，想把成本降到几十元是非常困难的。那能不能把质量降一些，让胶囊机器人拍出来的照片比手机差一点？这还很难说。”张健说道。

不过换个角度看，虽然传统的内窥镜检查一次只需200、300元，但除了内窥镜本身，还需要配套的成像设备、计算中心等等，医院购买这整套系统大概要花费数十万元，所以，对于没有设备的乡村医院来说，可能胶囊机器人就相对合适一些。就像张健总结的那样，“胶囊机器人有很多适用条件，这或许就注定了它的市场不会大。”

虽然从目前来看，胶囊机器人存在着很多的问题，但不可否认的是，相比于传统的管式内窥镜，它是一种技术的进步，也是可供患者选择的一种新的医疗服务。