新型內(nèi)窺鏡下消化道黏膜清洗與染色設(shè)備的研制*

高健翎 李 陽 屈亞威 張 峰 劉海峰

內(nèi)窺鏡檢查是消化道早期癌變的重要診斷方法，白光內(nèi)窺鏡可直接觀察黏膜表面形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，但有些病變由于早期形態(tài)較小，結(jié)構(gòu)改變不明顯，以及被黏液及泡沫遮蓋等，易被漏診及誤診[1-2]。黏液及泡沫等可通過內(nèi)窺鏡下黏膜清洗的方式去除，使內(nèi)窺鏡下視野更為清晰；而對于早期較小的病變則可行色素內(nèi)窺鏡檢查，因染色后病變部位與正常黏膜的對比增強(qiáng)，故更易被肉眼所識別。由此可見，內(nèi)窺鏡下黏膜的清洗與染色可以提高內(nèi)窺鏡下消化道病變的檢出率，是減少早期癌變漏診率的重要方法[3]。

目前，內(nèi)窺鏡下黏膜清洗與染色過程多為人工操作，當(dāng)需要清洗或染色時，醫(yī)護(hù)人員需使用注射器抽取試劑，經(jīng)內(nèi)窺鏡活檢孔道進(jìn)行推注，整個過程費(fèi)時費(fèi)力，工作效率低?；诖耍狙芯吭O(shè)計研發(fā)一種新型內(nèi)窺鏡下消化道黏膜清洗與染色設(shè)備，用于代替現(xiàn)有人工黏膜清洗與染色方式，以提高工作效率。

1 清洗與染色設(shè)備組成

1.1 整體結(jié)構(gòu)

新型內(nèi)窺鏡下消化道黏膜清洗與染色設(shè)備主要包括控制面板、單片機(jī)、蠕動泵、儲液瓶、硅膠管、噴灑管、踏板等部件。控制面板、單片機(jī)及踏板組成控制部分，蠕動泵為抽吸液體的動力裝置，儲液瓶、硅膠管及噴灑管組成液體通路。設(shè)備整體為50 cm×25 cm×15 cm，凈重為6 kg，機(jī)身由鋁合金材料制成，較鋼制材料密度小，質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、韌性好、防腐蝕能力強(qiáng)，如圖1、圖2所示[4-5]。

圖1 內(nèi)鏡下消化道黏膜清洗與染色設(shè)備設(shè)計圖

圖2 原理機(jī)整體結(jié)構(gòu)實(shí)物圖

1.2 控制面板與踏板

控制面板由顯示屏和按鍵組成，可在面板中設(shè)置所需工作參數(shù)(如流速、流量和時間)。屏幕由液晶材料制成，可編程驅(qū)動，接口通用方便、體積小、功耗低以及重量輕[6]?？刂谱鳂I(yè)啟停有2種模式：①直接按下面板中的啟停鍵，按一次為開啟，再次按下即為停止；②通過踏板作為外部控制開關(guān)，踏下即為開啟，抬起即為停止，有無線和有線兩種方式。

1.3 蠕動泵

蠕動泵為抽吸液體的主要動力裝置，排列安置于機(jī)箱內(nèi)部。蠕動泵主要由驅(qū)動器、泵頭、泵管等組成，泵頭主要由泵殼和轉(zhuǎn)輥?zhàn)咏M成[7]。驅(qū)動器在單片機(jī)的控制下帶動泵頭內(nèi)的轉(zhuǎn)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動反復(fù)碾壓和釋放泵管，在這種碾壓作用下使泵管內(nèi)產(chǎn)生真空，并將被輸送的流體吸入泵管，隨后泵管內(nèi)的流體在轉(zhuǎn)輥?zhàn)幼饔孟屡懦?，從而完成流體的輸送。

相比傳統(tǒng)泵類，蠕動泵具有諸多優(yōu)勢[8-9]：①無污染，流體只接觸泵管，不接觸泵體，不會產(chǎn)生相互污染；②精度高，流量精度可＜±1 ml/min，而且不會受介質(zhì)粘度變化的影響；③低剪切力，是輸送剪切敏感、侵蝕性強(qiáng)流體的理想工具；④密封性好，具有良好的自吸能力，可空轉(zhuǎn)且可防止回流；⑤維護(hù)簡單，無閥門和密封件。

1.4 儲液瓶及硅膠管

采用250 ml透明儲液瓶作為液體儲存裝置，方便觀察瓶內(nèi)試劑種類及狀態(tài)，儲液瓶數(shù)量可按實(shí)際工作需求自行設(shè)定。連接儲液瓶的硅膠管為醫(yī)用進(jìn)口材質(zhì)，耐腐蝕抗氧化能力強(qiáng)，絕緣性優(yōu)良，有極佳的回彈性，可在-50～250 ℃的溫度下使用；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫放置不變黃、不退色，久置水中無水垢，對人體無毒無刺激。

1.5 多通連接及噴灑管

多通連接將多股硅膠管匯聚為單股末端連接噴灑管。多通的數(shù)量由儲液瓶數(shù)量決定，采用全銅鍍鎳外螺紋直通快插接頭，最大耐壓15 kg氣壓的壓力，工作環(huán)境溫度為-20～120 ℃。噴灑管為內(nèi)窺鏡診斷時通過內(nèi)窺鏡鉗道對消化道和呼吸道等人體自然腔道進(jìn)行液體輸送、灌洗以及噴射的操作器材。

1.6 供電系統(tǒng)

設(shè)備供電系統(tǒng)采用12 V直流電源，正常情況下使用安全穩(wěn)定，不會對人體造成傷害，電源開關(guān)按鍵置于機(jī)箱背部[10]。為應(yīng)對突然斷電等意外情況，機(jī)箱內(nèi)配備充電電池組，顯示屏可顯示電源狀態(tài)及電池電量，便于醫(yī)護(hù)人員在各類情況下查看了解設(shè)備的供電情況。

2 清洗與染色設(shè)備使用方法

2.1 準(zhǔn)備工作

使用時將設(shè)備放置在穩(wěn)固的平臺上，以防傾斜及摔落。開機(jī)前檢查各儲液瓶中的試劑種類及液量是否充足，有無漏液等情況。接通電源使設(shè)備預(yù)熱，同時連接好腳踏開關(guān)和噴灑管。

2.2 參數(shù)設(shè)定

在控制面板中進(jìn)行所需參數(shù)的設(shè)定，如流速、流量、工作時間、開閉通道等，如在控制面板上選擇2號泵，使用加減鍵設(shè)定其工作時間為60 s，使用調(diào)節(jié)鍵控制流速為80 ml/min，或總流量容積為100 ml，設(shè)置完成后即可開始進(jìn)行沖洗或染色作業(yè)。

2.3 清洗及染色

內(nèi)窺鏡檢查過程中需要清洗及染色時，將噴灑管送入內(nèi)窺鏡鉗道直至頭端伸出，隨后踩下踏板或按下按鍵即可進(jìn)行作業(yè)，如需更換染色劑直接在控制面板中選擇相應(yīng)通路開啟即可。操作結(jié)束后抽出噴灑管，使用清潔通路沖洗管道。

3 清洗與染色設(shè)備應(yīng)用效果

本設(shè)備經(jīng)性能測試后應(yīng)用于臨床內(nèi)窺鏡檢查中，其染色時間由原人工操作的15～20 s減少至8～10 s，噴灑效果良好：設(shè)備可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)沖洗力度，有效清除黏液及泡沫等附著物；應(yīng)用該設(shè)備進(jìn)行清洗及染色作業(yè)只需內(nèi)窺鏡術(shù)者獨(dú)自完成，無需助手配合，可減少人員的配置(如圖3所示)。

圖3 胃鏡下噴灑靛胭脂染色效果示圖

4 討論

腫瘤已成為嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，降低腫瘤的發(fā)病率和病死率是目前亟待解決的公共衛(wèi)生問題。我國惡性腫瘤發(fā)病約占全球惡性腫瘤發(fā)病的21.8%，部分惡性腫瘤如胃癌、肝癌及食管癌發(fā)病占全球比例較高，分別為42.6%、50.5%和49.0%[11]。內(nèi)窺鏡檢查可實(shí)現(xiàn)對消化道腫瘤的早發(fā)現(xiàn)、早診斷及早治療，以提高患者的生存率和生活質(zhì)量[12]。

目前，內(nèi)窺鏡檢查仍存在較高的漏診率，其主要原因有：①檢查準(zhǔn)備不充分，黏膜被黏液及泡沫遮蓋，視野不清晰；②有些腫瘤早期黏膜形態(tài)學(xué)異常改變不明顯且病灶范圍小，不易發(fā)現(xiàn)及區(qū)分。

內(nèi)窺鏡下消化道黏膜的清洗與染色是提高早癌檢出率的重要手段，但目前國內(nèi)多數(shù)醫(yī)院在行內(nèi)窺鏡檢查時的黏膜清洗與染色工作普及不理想[3，13-14]。由于目前的清洗及染色為人工操作，染色前需要配置所需試劑，并在內(nèi)窺鏡術(shù)者需要時由助手用注射器連接噴灑管經(jīng)內(nèi)窺鏡孔道進(jìn)行推注噴；黏膜的清洗同樣需要助手的協(xié)助，在需要時使用注射器推注試劑進(jìn)行黏膜的沖洗，整個過程費(fèi)時費(fèi)力，且染色均勻程度及沖洗強(qiáng)度均不精確。

本研究設(shè)計的內(nèi)窺鏡下消化道黏膜清洗與染色設(shè)備較人工操作的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：①沖洗及染色效率提高，使用設(shè)備進(jìn)行作業(yè)后，省去人工配液、手動推注等操作步驟，有效地提高了沖洗及染色效率，減少了工作時間和人力資源的浪費(fèi)；②染色液量統(tǒng)一精確，設(shè)備的單片機(jī)智能系統(tǒng)能夠精確控制液量，可保證每次作業(yè)間的一致性，且噴灑效果較人工噴灑更為均勻細(xì)膩；③使用及操作簡單方便，操作人員只需在控制面板中設(shè)置好所需參數(shù)，再使用踏板即可進(jìn)行作業(yè)，使用人員不需要專業(yè)技術(shù)知識培訓(xùn)即會操作；④儲液瓶及試劑更換簡單方便，僅需撤下空瓶換入新瓶或直接在原儲液瓶中灌注新試劑即可繼續(xù)工作；⑤設(shè)備清洗方便，整機(jī)機(jī)身進(jìn)行了防銹及密封處理，可直接使用含水清潔劑對其進(jìn)行清潔。管路的清洗不需要拆開任何機(jī)器部件，只需開啟清洗通路即可自動清洗；⑥一體式設(shè)計，整機(jī)設(shè)備包括了沖洗與染色所需全部用具及試劑，使原本零散的工作變得更為簡潔緊湊。使用時無需固定專用場地，占用空間小，可方便快速地在不同場所轉(zhuǎn)移使用。

5 結(jié)語

本研究研制的新型內(nèi)窺鏡下消化道黏膜清洗與染色設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠以及使用方便，能夠精確的進(jìn)行清洗及染色作業(yè)，并可減少操作時間及人員配置，提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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