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超聲電子內(nèi)窺鏡發(fā)展史

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超聲電子內(nèi)窺鏡發(fā)展史

發(fā)布日期:2020-07-04 作者: 點(diǎn)擊:

人類(lèi)對(duì)自己身體的探索從未停止,古希臘名醫(yī),有著醫(yī)學(xué)之父之稱(chēng)的希波克拉底曾描述過(guò)一種直腸診視器,該診視器與我們今天所用的器械十分相似。進(jìn)入20世紀(jì)隨著科技的進(jìn)步,電子內(nèi)窺鏡開(kāi)始了快速的發(fā)展。




50年代內(nèi)窺鏡初具雛形




與現(xiàn)有內(nèi)窺鏡成像效果相比,20世紀(jì)50年代以前內(nèi)窺鏡照明采用的是內(nèi)光源,照明效果較差,圖像色彩扭曲,并有致組織灼傷的危險(xiǎn)。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題,荷蘭Heel及美國(guó)Brien嘗試在纖維上加一被覆層,解決了纖維間的光絕緣問(wèn)題。

1954年英國(guó)Hopkings及Kapany研究了纖維的精密排列,有效地解決了纖維束的圖像傳遞,為纖維光學(xué)的實(shí)用奠定了基礎(chǔ)。

1956年,Wild和Reid最早將機(jī)械旋轉(zhuǎn)超聲探頭應(yīng)用于經(jīng)直腸腔內(nèi)超聲診斷前列腺疾患,一些無(wú)內(nèi)鏡視野的腔內(nèi)超聲探頭在直腸、婦科及泌尿科疾病診斷中得到應(yīng)用。

60年代內(nèi)窺鏡逐漸發(fā)展成型




1960年10月美國(guó)膀胱鏡制造者公司(ACMI)向Hirschowitz提供了第一個(gè)商業(yè)纖維內(nèi)窺鏡,緊接著日本Olympus廠(chǎng)在光導(dǎo)纖維胃鏡基礎(chǔ)上,加裝了活檢裝置及照相機(jī),有效地顯示了胃照相術(shù)。

Olympus廠(chǎng)首創(chuàng)前端彎角機(jī)構(gòu),Machida廠(chǎng)采用外部冷光源,使光亮度大增,可發(fā)現(xiàn)小病灶,視野進(jìn)一步擴(kuò)大,可以觀(guān)察到十二指腸。隨著附屬裝置的不斷改進(jìn),如手術(shù)器械、攝影系統(tǒng)的發(fā)展,使纖維內(nèi)鏡不但可用于診斷,且可用于手術(shù)治療。

80年代的超聲內(nèi)窺鏡迎來(lái)復(fù)合成像時(shí)代




具有內(nèi)鏡視野的超聲內(nèi)窺鏡出現(xiàn)于1980年,Dimagno首次成功將電子線(xiàn)陣超聲內(nèi)鏡用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn),并首次提出“Ultrasonic endoscope(超聲內(nèi)窺鏡)”一詞,在超聲內(nèi)窺鏡的發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義。1984-1987年間,相繼報(bào)道了超聲內(nèi)鏡對(duì)十二指腸乳頭癌浸潤(rùn)范圍、食管及胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、黏膜下腫瘤及胃潰瘍等消化疾病的診斷,以及超聲內(nèi)鏡對(duì)消化道疾病內(nèi)鏡下治療的療效判斷。

90年代復(fù)合成像趨于成熟





從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始,超聲內(nèi)鏡引導(dǎo)下的介入診斷和治療技術(shù)逐步應(yīng)用于臨床,并取得了蓬勃發(fā)展,成為消化道、膽胰疾病診療不可或缺的技術(shù)手段。1990年,日本原田等報(bào)道了超聲內(nèi)鏡下穿刺法的基礎(chǔ)研究,經(jīng)內(nèi)鏡下食管靜脈穿刺成功地對(duì)犬的食管旁淋巴結(jié)進(jìn)行針吸活檢。


1992年Vilmann等首次報(bào)道了內(nèi)鏡超聲引導(dǎo)下胰腺病變的細(xì)針吸取細(xì)胞學(xué)檢查,即通常所說(shuō)的EUS-FNA(Endoscopic ultrasonography guided fine needle aspiration)。此后,EUS引導(dǎo)下細(xì)針穿刺活檢拓展到經(jīng)支氣管針吸活檢。EUS特別是EUS引導(dǎo)下的介入診斷技術(shù)在某些方面(如微小病灶診斷,病變性質(zhì)判定,腫瘤分期準(zhǔn)確性等)已展現(xiàn)出CT、MRI、ERCP、MRCP等影像學(xué)技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢(shì),可與現(xiàn)有其他影像技術(shù)聯(lián)合提高診斷準(zhǔn)確性。


隨著臨床應(yīng)用的不斷深入,超聲內(nèi)鏡技術(shù)的發(fā)展也日新月異。例如,基于CCD/CMOS圖像傳感器的電子胃腸鏡取代纖維胃腸鏡,使超聲內(nèi)鏡的光學(xué)圖像分辨率也得到了顯著提升;具備更大超聲視野的縱軸掃描超聲內(nèi)鏡、提供更大鉗道的超聲內(nèi)鏡的開(kāi)發(fā),使EUS引導(dǎo)下的介入診療更加便捷;具有三維重建功能、二次諧波成像、造影諧波成像及彈性成像功能的新技術(shù)也在超聲內(nèi)鏡中得到應(yīng)用。


現(xiàn)今的超聲內(nèi)窺鏡




技術(shù)的進(jìn)步和臨床應(yīng)用的深入,不斷推動(dòng)著超聲內(nèi)窺鏡技術(shù)的發(fā)展,使超聲內(nèi)窺鏡在探頭細(xì)徑化、變頻、兼容性及圖像處理自動(dòng)化方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。



探頭的細(xì)徑化有利于改善操控性,提升患者耐受,同時(shí)可以到達(dá)普通探頭難以到達(dá)的組織區(qū)域,擴(kuò)展超聲內(nèi)鏡診療的應(yīng)用范圍。隨著各種細(xì)徑、超細(xì)徑導(dǎo)管式探頭(intraductal ultrasound,IDUS),尤其是三維超聲探頭的應(yīng)用,膽胰管內(nèi)超聲技術(shù)也日趨成熟。



探頭的變頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一次插入獲得多種深度顯示,探頭的頻率范圍越廣,越有利于醫(yī)生對(duì)不同深度的組織進(jìn)行病灶探查。目前Olympus與Fujifilm的電子掃描超聲內(nèi)窺鏡可在5-12MHz的頻率范圍內(nèi)多檔可調(diào),Pentax的電子掃描超聲內(nèi)窺鏡可在5-10MHz的頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。



在兼容性方面,超聲內(nèi)窺鏡的超聲圖像處理器能夠支持多種類(lèi)型和頻率范圍的超聲內(nèi)鏡鏡體。Olympus的EU-ME2超聲圖像處理器還能夠同時(shí)兼容電子掃描超聲內(nèi)鏡鏡體和機(jī)械掃描超聲微探頭,支持的超聲頻率范圍為5-20MHz。

此外,目前超聲內(nèi)窺鏡的超聲圖像處理器能夠支持普通B超、彩色多普勒超聲成像、二次諧波超聲成像、造影諧波成像、超聲彈性成像、三維超聲成像等多種成像模式。未來(lái)超聲內(nèi)窺鏡還將可能與虛擬導(dǎo)航、共聚焦激光掃描顯微成像、光學(xué)相干層析成像、光聲成像等技術(shù)結(jié)合或深度整合,拓展超聲內(nèi)窺鏡的臨床應(yīng)用領(lǐng)域。


目前市場(chǎng)主流內(nèi)窺鏡廠(chǎng)家


目前國(guó)外超聲內(nèi)窺鏡技術(shù)的發(fā)展和臨床應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。無(wú)論國(guó)際或國(guó)內(nèi),超聲內(nèi)窺鏡市場(chǎng)基本都被日本三大內(nèi)窺鏡廠(chǎng)商壟斷。




Olympus是國(guó)際上最早開(kāi)展超聲內(nèi)窺鏡研發(fā)的公司之一。早在1980年,Olympus即與Aloka合作研制了機(jī)械環(huán)掃式超聲探頭。Olympus還推出了世界首臺(tái)兼容機(jī)械掃描與電子掃描的超聲圖像處理器EUS-ME1。目前,Olympus是擁有規(guī)格最多、種類(lèi)最全的電子掃描超聲內(nèi)窺鏡圖像處理器、鏡體及微探頭的廠(chǎng)商。


Fujifilm通過(guò)收購(gòu)Sonosite開(kāi)始超聲內(nèi)鏡研發(fā),并推出了具有自己特色的超聲內(nèi)鏡主機(jī)、鏡體及微探頭系列產(chǎn)品。例如,其超聲內(nèi)鏡圖像處理器SU-8000兼容環(huán)陣和線(xiàn)陣電子超聲內(nèi)鏡,同時(shí)提供獨(dú)有的穿刺引導(dǎo)線(xiàn),保證穿刺的準(zhǔn)確性。




Pentax的超聲內(nèi)窺鏡鏡系統(tǒng)采用Hitachi的超聲換能器及超聲系統(tǒng)HI VISION Preirus,其超聲圖像質(zhì)量高,但鏡體操控性稍差。


開(kāi)立醫(yī)療2017年推出了國(guó)產(chǎn)首臺(tái)電子環(huán)掃超聲內(nèi)窺鏡EG-UR5樣機(jī),現(xiàn)已取得CE認(rèn)證,使開(kāi)立醫(yī)療成為繼日本三大內(nèi)鏡廠(chǎng)商之后國(guó)內(nèi)首家、世界第四家掌握超聲內(nèi)鏡關(guān)鍵核心技術(shù)的醫(yī)療器械企業(yè)。


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