一种光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜的制作方法

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜。

背景技术：

光动力诊断(photodynamicdiagnosis,pdd)是一种新型诊断技术，利用光敏药物在癌细胞处选择性的富集；再用激发光对癌组织进行照射，使富集的光敏药物产生荧光；通过对荧光的强度和分布进行分析，即可判断癌症的位置与情况。例如，光敏药物ala是血红素途径的天然前体。由于胆色素原脱氨酶活性的增加和铁螯合酶活性的降低，ala的外源应用导致癌细胞中血红素前体原卟啉ix(ppix)的选择性积累。ppix是荧光底物，在蓝光(如385nm)激发下发出红色荧光。有研究表明，在胃癌中，使用ala-pdd技术可显著提高腹膜转移的检测灵敏度。此外，在恶性胶质瘤中，术中ala诱导的荧光指导可用于完全切除肿瘤并改善无进展生存期。pdd的最大优势是可以通过荧光将肿瘤细胞与正常细胞区分开，从而能够识别在白光内镜检查中遗漏的扁平病变和小乳头状瘤，以便在肿瘤早期采取治疗。

目前光动力诊断多采用胶囊内镜进行，胶囊内镜是一种大小形状类似于胶囊药的影像系统，其内部集成了一套完整的光学摄影系统、无线通讯系统和电源供电系统的人体消化道检查工具。胶囊被受检者吞服后将在胃肠消化道中运动，沿途对胃肠消化道内壁进行拍摄检查，并向外部终端发送图像。医生可以通过接收的图像，对病灶进行定位和诊断。与普通内镜相比，胶囊内镜的不适感更小，患者依存性更高。但是，现有的胶囊内镜功能单一，只能用来拍摄消化道内部的白光图像，其诊断准确性依赖于医生的水平，且该技术难以发现处于早期的癌症病灶，更无法直接实施pdt治疗。如现有公开的几项专利均是影像型胶囊内镜：us2005085696(a1)medicalapparatus,medicalapparatusguidesystem,capsuletypemedicalapparatus,andcapsuletypemedicalapparatusguideapparatus、cn101123694a摄像装置及使用它的内窥镜装置、cn202843565u一种医用磁性胶囊内窥镜系统。

光动力疗法(photodynamictherapy，pdt)是用光敏效应治疗肿瘤疾病的一种新方法，具体是用特定波长的光照射肿瘤部位，能使选择性聚集在肿瘤组织的光敏药物活化，引发光化学反应破坏肿瘤。其中，光敏药物会将能量传递给周围的氧，生成活性很强的单线态氧。单线态氧能与附近的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性进而杀伤肿瘤细胞。与传统肿瘤疗法相比，pdt的优势在于能够精确、靶向地进行有效的治疗，副作用较小。

联合应用光动力诊断pdd和光动力疗法pdt可以对肿瘤进行精准治疗，在pdd光敏剂(photosensitizers，ps)荧光的指示下进行pdt，在充分治疗肿瘤的同时，对周围正常组织损伤最小。同时治疗结束后进行pdd可以对治疗效果进行判断，必要情况下，进行二次pdt治疗。光动力诊疗一体化技术是精准靶向肿瘤治疗的发展方向。

而对于光动力诊疗一体技术，申请号为cn201810137077.1的发明专利公开了一种诊疗一体宫颈病变光动力治疗系统，该系统采用同轴光路实现病灶形状、分布、尺寸的实时检测与实时可控的光动力治疗，使用成像ccd探头采集病灶图像，计算机进行图像的边缘检测，控制led仿形阵列发出与病灶相同的光斑，实现精准治疗。此类系统体积较大、结构复杂，仅适用于人体浅层腔体(口腔、鼻腔、阴道等)，无法对人体内部腔体的肿瘤(如胃癌)实现光动力诊疗一体化。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种针对消化道肿瘤的、小型光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜。

本发明提供了一种光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜，包括摄像系统、控制系统、电池、通讯系统，所述摄像系统包括荧光摄像头、诊断led发光光源和治疗led发光光源。

优选的，所述摄像系统位于所述消化道胶囊内镜的一端，所述诊断led发光光源和治疗led发光光源，以荧光摄像头为中心，呈辐射状间隔排列。

优选的，相邻的所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的间隔角度为40～50°。

优选的，所述诊断led发光光源的中心波长为390～410nm。

优选的，所述治疗led发光光源的中心波长为620～640nm。

优选的，所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的发光角度独立为55°～65°。

优选的，所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的表面设置二次光学元件。

优选的，所述二次光学元件为透镜。

优选的，所述荧光摄像头上设置有窄带滤光片，所述窄带滤光片的中心波长为397～403nm，所述窄带滤光片的带宽为30～100nm；所述窄带滤光片的最低透过率t>92％。

优选的，所述窄带滤光片固定贴合于所述荧光摄像头的外表面。

本发明的有益效果：本发明提供的一种光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜，包括摄像系统、控制系统、电池、通讯系统，所述摄像系统包括荧光摄像头、诊断led发光光源和治疗led发光光源。本发明提供的所述光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜仅需对现有的磁控内镜胶囊系统的摄像系统进行改良，将普通的光学摄影系统改为荧光摄像系统，无需扩充额外设备，适应性强；能够实现消化道等人体内部腔体的诊疗一体，实现光动力诊断与治疗一次完成；本发明提供的消化道胶囊内镜治疗时患者无痛苦，可以大大提升患者的治疗依从性；本发明提供的消化道胶囊内镜可实现诊断/治疗反复进行，能够检测病患的治疗过程。

附图说明

图1为光动力诊断治疗一体消化道胶囊内镜示意图；

图2为光动力诊断治疗一体消化道胶囊内镜工作流程图；

图3为光动力诊断治疗一体消化道胶囊内镜诊疗示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜，包括摄像系统、控制系统、电池、通讯系统，所述摄像系统包括荧光摄像头、诊断led发光光源和治疗led发光光源。

在本发明中，所述光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜是对现有的磁控内镜胶囊系统的摄像系统进行改良后获得的；本发明中，所述光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜的摄像系统包括荧光摄像头、诊断led发光光源和治疗led发光光源。在本发明中，所述摄像系统优选的位于所述消化道胶囊内镜的一端。在本发明中，所述摄像系统优选的包括一个荧光摄像头、若干个诊断led发光光源和若干个治疗led发光光源；所述诊断led发光光源和治疗led发光光源，优选的以荧光摄像头为中心，呈辐射状间隔排列。在本发明中，所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的个数独立优选为3～5个，更优选为4个；相邻的所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的间隔角度优选为40～50°，更优选为45°。

本发明对所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的中心波长不作特别限定，任何能够实现诊断和治疗的led发光光源的中心波长均可，在本发明中，所述诊断led发光光源和治疗led发光光源的中心波长可根据市售光敏剂的光学性能进行匹配升级。在本发明具体实施过程中，针对现有的光敏剂药物，所述诊断led发光光源的中心波长优选为390～410nm，更优选为400nm；所述治疗led发光光源的中心波长优选为620～640nm，更优选为630nm。

在本发明中，所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的发光角度独立优选为55°～65°，更优选为60°，本发明中，所述诊断led发光光源和所述治疗led发光光源的发光角度优选的通过表面设置二次光学元件来实现。在本发明中，所述二次光学元件优选为透镜；本发明对所述透镜的来源和规格没有特殊限定，在本发明具体实施过程中，所述透镜优选的从led发光光源的厂家定制，厂家在进行led封装时，直接在led芯片表面加工出数值材质的透镜，使得所述led发光光源的的发光角度为55°～65°。

在本发明中，所述荧光摄像头上优选的设置有窄带滤光片，所述窄带滤光片优选的固定贴合于所述荧光摄像头的外表面。在本发明中，所述窄带滤光片的中心波长优选为397～403nm，所述窄带滤光片的带宽优选为30～100nm；所述窄带滤光片的最低透过率t优选的>92％。本发明中，所述窄带滤光片的作用为滤除光动力诊断pdd的激发光，只允许激发后产生的荧光通过，并由摄像头拍摄到。

本发明，对所述光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜中的控制系统、电池和通讯系统没有特殊限定，采用本领域现有的消化道胶囊内镜中的控制系统、电池和通讯系统即可。在本发明具体实施过程中，所述现有的消化道胶囊内镜采用安翰科技(武汉)股份有限公司的“磁控胶囊胃镜系统机器人”产品；所述产品以及产品的结构详见中国专利cn201310275948.3。本发明方案主要针对胶囊内镜的照明系统与图像采集摄像头，不涉及消化道胶囊内镜的其他部分，如胶囊外壳、光电开关装置、图像信息处理电路、射频传输装置、电源装置、磁场传感器、小磁体等；对于上述部分本发明不做限定，采用本领域中能够实现相关功能的结构或部件均可。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜

包括摄像系统、控制系统、电池、通讯系统，所述摄像系统包括荧光摄像头、诊断led发光光源和治疗led发光光源。

具体结构如图1左所示，其中1为诊断led发光光源，2为治疗led发光光源，3为荧光摄像头，4为控制系统，5为电池，6为通讯系统。所述荧光摄像头、诊断led发光光源和治疗led发光光源的位置关系如图1右所示，所述诊断led发光光源和治疗led发光光源，以荧光摄像头为中心，呈辐射状间隔排列；诊断led发光光源和治疗led发光光源的个数均为4，间隔排列，间隔角度为45°。

内镜前端布置有荧光摄像头，该摄像头外表面固定贴合有中心波长400nm的窄带滤光片，带宽30nm；最低透过率：t>92％；窄带滤光片可以滤除pdd的激发光，只允许激发后产生的荧光通过，并由摄像头拍摄到。

其他部分结构控制系统、电池、通讯系统如中国专利cn201310275948.3中所记载。

实施例2

应用实施例1中的光动力诊疗一体的消化道胶囊内镜进行光动力诊疗。

以胃癌的诊疗一体过程为例，工作流程如图2所示：

(1)胃癌疑似患者治疗前至少8h患者不得进食；

(2)注射光敏药物(如：喜泊芬，5mg/kg体重)，使光敏药物在肿瘤组织富集；

(3)胃癌患者取用治疗胶囊并用1.5～2l水吞服；

(4)1.5～2l水会使胃充盈，以便能顺利完成诊断与治疗；

(5)医生开启pdd诊断led，并使用磁控系统对胃部进行探查；

(6)发现荧光增强区域(肿瘤组织)后，使胶囊悬停；

(7)关闭诊断led，打开pdt治疗led对病灶进行照射(功率密度20mw/cm²，照射时间20～50min)，治疗光会和富集的光敏药物发生光化学反应，生成对细胞具有毒性的单线态氧，从而靶向地对肿瘤组织进行杀伤；

(8)治疗结束后，胶囊内部电源耗尽，胶囊会在1～2天内经小肠、大肠、肛门排出体外；

(9)完成1次治疗后，可择日再次使用诊疗一体胶囊对病灶进行重新探查与治疗，以实现治愈，组织活检未发现肿瘤细胞。

光动力诊断治疗一体消化道胶囊内镜诊疗示意图如图3所示，其中1为pdd诊断led发光光源；2为肿瘤组织发出的荧光；3为肿瘤组织；4为pdt治疗led发光光源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。