使用时，活检胶囊机器人首先从肛门进入结肠，在外部磁场的驱动下在肠道内移动，通过视觉图像传输寻找并接近可疑组织，移动触发操作端的滑块触发取样同时，显示面板可以实时显示触发强度，确保采样安全

在消化道疾病中，大肠癌是直接威胁人类健康的隐形杀手肠镜是诊断大肠癌的金标准它可以让医生直观地看到大肠癌中的病变，并采取活检获得病理诊断传统肠镜会给患者带来不适，而胶囊内窥镜无法取活检样本

最近几天，以天津大学为首的研究团队提出了一种新的活检胶囊机器人活检取样策略在取样时，可以用高速旋转的锋利刀片取走结直肠软组织，以避免组织撕裂这一成果发表在新一期《机器人与仿生系统》上，是中国科技期刊优秀行动计划的高起点

肠镜是肠癌筛查和诊断的金标准。

大肠癌发病率在我国恶性肿瘤中居第二位，仅次于肺癌，其发病率和死亡率呈上升趋势可是，与其他恶性肿瘤相比，大肠癌也是最可预防的癌症之一通过肠镜筛查，可以早期发现肿瘤的存在，直接取出病理标本，这是x光，CT等其他影像手段无法比拟的天津市人民医院肛肠外科主任陈硕说

检查时，内镜师从受检者肛门插入直径约1厘米，长约140厘米的肠镜，循腔至回盲部，从黏膜侧观察结肠有无病变如果结肠镜检查时发现息肉，通常大于0.5 cm，医生会建议内镜切除

虽然肠镜被视为结直肠癌诊断的‘金标准’，但临床上仍有大量患者不愿意接受肠镜检查陈硕说

《2018年胃肠镜筛查认知与行为调查报告》指出了人们不愿做肠镜检查的几个原因其中约44%的人害怕肠镜检查带来的不适，33%的人担心仪器会对消化道造成损伤

"传统的结肠镜检查也有一些禁忌症."例如，在陈硕，患有严重心肺功能不全，腹主动脉瘤，急性腹膜炎和肠穿孔的人被禁止进行结肠镜检查孕期和月经期的女性不适合做肠镜

为胶囊机器人添加新的活检技能

胶囊内窥镜也叫胶囊机器人利用胶囊机器人对胃，食道等部位进行检查，是未来消化道疾病筛查的主要发展方向天津大学机械工程学院副教授宋志彬介绍

他们只要吞下一个小胶囊机器人，就可以开始一段奇幻的人类旅程，在消化道里拍摄几十万张高清图像，清晰地传输给医生检查结束后，胶囊机器人会伴随着肠道蠕动排出体外

该机器人采用先进的图像采集技术和射频无线传输技术而且最近几年来，伴随着图像技术的进步，胶囊机器人采集的图像像素也在不断提高目前有双镜头设置的胶囊机器人，344°的惊人视角，4—35帧/秒的智能变频帧率，360×360的分辨率，可以帮助医生轻松看到胃肠道内壁表面组织的细节

根据胶囊机器人在人体内运动方式的不同，可分为依靠肠道蠕动的被动式胶囊机器人和由外磁场驱动的主动式胶囊机器人两种。

原来的胶囊机器人都是被动的，就像随波逐流的小船，很难完全获取胃肠道的图像信息，很容易漏检宋志彬说，主动胶囊机器人可以通过外部引导‘指向哪里拍摄’，因此可以更全面地获取胃肠道图像

可是，目前市场上的胶囊机器人大多只用于获取图像信息，而缺乏采集样本的能力可是，当遇到可疑病变时，活检是必不可少的虽然有一些活检胶囊机器人，但由于结肠组织的柔韧性，在获得肠组织的同时避免撕裂和粘连仍然是一个挑战

这就好比在案板上切肉非常容易，但如果肉是挂着的，切起来就困难多了宋志彬介绍，为了解决这一问题，研究团队提出了为活检胶囊机器人安装高速旋转刀片的新采样策略:高速旋转的锋利刀片可以在不动的情况下快速切割可疑组织

为了实现这一想法，研究小组还为这种新型胶囊机器人安装了一个小型永磁体，带有高速旋转的叶片，其运动由外部磁场控制高速旋转的刀片由拉紧的螺旋弹簧启动，可以提供比同质量的马达或磁铁更强的瞬时功率，同时有效避免运动控制和活检控制之间的干扰

此外，研究团队还设计了一种触发机构，利用波顿线缆传递触发力实现活检为了避免误触发，触发力保持高于规定的阈值，医生施加的触发力可以通过安装在操作端的力传感器实时监测活检机构和触发机构的设计还考虑了多次活检的潜在需求，可用于不同部位的活检取样

宋志彬介绍，使用时，活检胶囊机器人首先从肛门进入结肠，在外部磁场的驱动下在肠道内移动，通过视觉图像传输探索和接近可疑组织，移动扳机操作端的滑块拉动波顿线缆触发采样显示面板可实时显示触发强度，确保安全触发后，活检工具可以返回到初始状态，并为下一次活检做准备

将来机器人操作会更加准确可靠。

与其他机器人相比，我国胶囊机器人的研究并不算晚我国研制的胶囊机器人经过近20年的发展，已基本达到与国外同等水平，并在国内数百家医院得到应用和推广它在胃肠道疾病的检查中，特别是在消化道癌症的早期筛查中发挥了重要作用

2012年，中国率先研制出机械臂磁胶囊系统通过机械臂操纵外置铁磁永磁体，实现了胶囊机器人的高精度运动导航，为胶囊机器人的方便使用提供了有效的平台

虽然最近几年来胶囊机器人取得了快速发展，但目前其功能仍局限于图像采集和传输发现可疑组织后，仍然需要用传统内窥镜进行活检也许这就是为什么人们更多地称之为‘胶囊内窥镜’宋志彬认为，通过增加活检功能，胶囊机器人可以完成有效的操作，这将使它更接近机器人的概念这将进一步提高胃肠疾病的诊疗水平，也是胶囊机器人未来的发展方向

此次，在该方向上，天津大学团队首次提出高速切割结肠中的可疑病理组织，可以避免现有活检方法中的组织撕裂问题，实现一次检查，多次活检的功能，为未来具有活检功能的胶囊机器人的临床应用提供技术支持。

伴随着未来手术环境同步定位和测绘技术的发展，活检胶囊机器人移动的同时可以同步构建结肠的3D地图，活检胶囊机器人的位置和姿态也会记录在地图中，可以进一步辅助胶囊机器人的活检操作，提高活检的可靠性。

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