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医疗器械

从内窥镜手术看医疗创新

星之球激光来源:日经数字健康2014-05-14我要评论(0)

医疗领域现在正在推进多项技术创新,内窥镜手术领域也是其中之一。为了减轻手术对患者造成的负担,相关技术的应用越来越活跃。下面就从内窥镜手术领域来看一下医疗创新...

医疗领域现在正在推进多项技术创新,内窥镜手术领域也是其中之一。为了减轻手术对患者造成的负担,相关技术的应用越来越活跃。下面就从内窥镜手术领域来看一下医疗创新。

现在,替代会给患者带来巨大负担的开腹手术、使用外科用内窥镜(硬质内窥镜)的内窥镜手术的比例正在迅速提高。在低创化这一大的医疗趋势下,这种倾向在今后还会越来越明显。

支撑这种趋势的是技术创新,其中的关键技术是“影像技术”。因为内窥镜手术要一边看着插入体内(患部)的摄像头的影像一边做手术,没有影像技术就无法实施。

利用二维及低分辨率影像时,面临的课题是难以把握纵深感。因此需要采用三维(3D)显示、4K(4000×2000像素级)等高精细显示技术,实现真实感强的视觉效果。某医疗器械厂商指出,“在做内窥镜手术时,如果使用3D影像,就更容易把握缝合时的位置关系等,因此能够加快手术速度、减轻患者负担”。

关于影像技术在外科内镜领域的应用,主要有两大趋势,一是内窥镜本身的3D化和高精细化,二是对实现了3D化及高精细化的内窥镜获得的图像进行处理的周边设备的开发。下面就分别介绍这两方面的事例。

不断推进3D化

在内窥镜本身的3D化和高精细化方面,首先,3D化(3D内窥镜)的开发最近几年非常活跃。虽然3D内窥镜的实用案例目前还很少,但在全球最大的医疗器械展“MEDICA”等展会上,有很多企业都展出了试制品。估计今后这一市场会稳步扩大。

索尼预计,“到2015年,外科内镜的20%将支持3D”。索尼与奥林巴斯于2012年9月决定成立合资公司“索尼奥林巴斯医疗解决方案”,而索尼公开表明要通过该合资公司进行开发、设计、销售、制造的产品只有3D内窥镜一种。索尼预计这种新一代内窥镜的市场“到2020年将达到3300亿日元”,其目标是获得20%以上的市场份额。

采用超高清技术

索尼奥林巴斯医疗解决方案公司宣布,不仅要开发3D内窥镜,还将开发4K内窥镜。像这样的高精细化今后还将不断发展。

代表性事例是,采用8K(8000×4000像素级)影像信号、即“超高清”的内窥镜试制品已经问世。日本医学影像联盟(Medical Imaging Consortium,MIC)于2014年1月24日在东京举行了新闻发布会,宣布开发出了8K内窥镜,并成功实施了动物实验。MIC理事长兼日本国立成育医疗研究中心社会与临床研究中心副主任、医疗器械开发部长千叶敏雄表示,“这一成果是世界首例”。

动物实验是在2013年12月7日实施的,利用的动物是内脏与人类内脏极其接近的猪。实验取得的8K内窥镜手术成果主要有三方面:(1)能够利用内窥镜做微细手术、(2)将显示器变成了电视显微镜、(3)可利用腹腔内的空间。

缓解医生的紧张

微细手术方面,显微镜手术通常使用的0.02~0.029mm粗的丝线也能用肉眼看到。此外,还能看到以前的HD内窥镜看不到的肝脏微细血管的截面。

电视显微镜方面,即使将8K内窥镜拍摄的部分图像放大,也能够获得清晰的图像,因此医生在手术时无需佩戴“手术放大镜”等装备。

腹腔内的空间方面,即使内窥镜不靠近患处,也能够获得清晰的影像,因此能够确保空间,可以消除“医生担心内窥镜碰到手术器具等紧张的情绪”。

千叶理事长介绍说,这次的8K内窥镜“能够获得只有高精细影像才有的自然的纵深感”。不过,这种纵深感跟3D影像的立体感不同,因此,“即使8K内窥镜问世,也不会凌驾于3D内窥镜之上,而是与之并存。当然,如果能实现既支持8K又支持3D的内窥镜就太棒了”。

另一方面,关于4K和8K的区别,千叶理事长做了如下解释:“4K和8K与现行HD内窥镜的主要区别在于能否超越人类视力的极限。而4K和8K的区别主要是感觉上的,一旦看了8K,就不能回到4K了。”

采用夜视摄像头的技术

此外,还有企业在尝试利用自主技术提高内窥镜的“感光度”,已宣布涉足内窥镜用摄像头开发的先锋就是很好的例子。该公司于2012年10月底与大塚制药旗下的医疗器械厂商——大塚医疗设备公司达成了业务合作,双方将共同开发采用先锋摄像头的内窥镜,并通过大塚医疗设备公司推向市场。

先锋打算在内窥镜摄像头开发中采用“HEED-HARP”技术,借此实现与其他公司的传统产品的大幅差异化。HEED-HARP融合了先锋开发的冷阴极型平面电子源“HEED”(high-efficiency electron emission device)和以NHK放送技术研究所为中心开发的超高感光度光电转换膜“HARP”(high-gain avalancherushing amorphous photoconductor)。

当光从HARP膜一侧射入时,会在以非晶硒(a-Se)为主要成分的HARP膜内部生成与光量相对应的空穴。空穴在HARP膜内如雪崩般增加。这些空穴被HEED释放的电子中和,通过检测此时的电流便可形成图像。该技术以前曾在“NHK技研展”等场合公开过,受到了业内相关人士的极大关注。

采用该技术的摄像头(HEED-HARP摄像头)的最大特点是感光度高。比如,在周围照度为0.6lx(相当于月光)的环境下,也可以不用数字补偿处理而获得清晰的图像。

为了充分利用HEED-HARP技术的这一特点,先锋过去也曾在夜视摄像头等很多应用方面进行了摸索,试制出了相应的摄像头。但截至目前,该技术在任何用途上都未投入实用过。

作为新的应用领域,先锋将目光瞄准了内窥镜,希望通过将该技术用于观察黑暗的体内,使内窥镜具有新的特点。先锋向大塚医疗设备公司提出了这一想法,后者对HEED-HARP摄像头的实力非常感兴趣,因此决定共同开发内窥镜。

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