【投资报告】磁控胶囊胃镜机器人的投资机会（中）
3、磁控胶囊胃镜的发展现状
为了防止有刚接触该领域的投资人混淆“普通胶囊内镜”和“磁控胶囊胃镜”，我们不得不先提“无动力的/无外力控制”的普通胶囊内镜。磁控胶囊胃镜是在普通胶囊内镜的基础上经过了几十年的时间发展而来。
3.1 无外力控制的胶囊内镜——小肠胶囊内镜的发展史
胶囊内镜（CE）全称为“智能胶囊消化道内镜系统”，又称“医用无线内镜”。原理是受检者通过口服内置摄像与信号传输装置的智能胶囊，借助消化道蠕动或外部动力系统控制使之在消化道内运动并拍摄图像，医生利用体外的图像记录仪和影像工作站，了解受检者的整个消化道情况，从而对其病情做出诊断。
胶囊内镜，从一个构想到进入医学界，经历了漫长的流程，在2000年首次提出，当初设计胶囊内镜是为了检查小肠。胶囊通过人体胃肠道被自然蠕动，结合重力、吞咽来移动。 胶囊上集成了相机，可以拍摄小肠的状况，这是以前经典的柔性内窥镜检查无法进入的区域。 作为诊断工具，它允许定位胃肠道中部的出血源并识别疾病，例如炎性肠病（克罗恩病），息肉综合征和肿瘤。
现在使用胶囊内镜可以有效检查小肠的观念已经根深蒂固。不可否认，人们更偏向于微小创伤和患者舒适度高的消化道检查。
发展历史：
20世纪50年代早期发明的第一晶体管，使得小型化的无线电传输电路能够嵌入到药丸中，使得能够从体内传输信号的无线遥测设备的成为可能。
直到20世纪90年代，科学家才将相机集成到胶囊中，并通过这样做，构建了第一代的胶囊内窥镜（CE），小到可以吞咽，并对整个胃肠道进行成像。
1995年，来自皇家伦敦医院和拉斐尔（以色列政府防务研发小组）的团体进行的独立研究工作提供了无线胶囊内窥镜（WCE）的初步概念,和第一份专利申请。随后1997年进行了第一次动物成像示范。最终通过两个小组共同努力，并于1999年与10名健康志愿者进行了成功的首次研究。
2001年，这项工作最终由Given Imaging公司推出的第一款无线胶囊内窥镜完成了商业化。自其发布以来，名为M2ATM的胶囊已成为小肠全面筛查的金标准。 从那时起，其他内窥镜胶囊制造商已进入市场。 奥林巴斯医疗公司于2005年发布了一款竞争产品EndoCapsule，它具有更高的分辨率和实时观看效果。 该产品随后立即在欧洲（2006年）和美国（2007年）推出。中国的金山科技凭借其OMOM胶囊成为中国小肠胶囊内镜市场的领导者。
Given把胶囊技术发展到极致，美中不足，传统胶囊内镜是依赖自身重力和胃肠道蠕动被动行进，随机拍摄消化道黏膜，并不能实现主动控制，Given在主动控制技术上也一直未有突破。
3.2 磁控胶囊胃镜
在科学家和医疗厂商的努力下，胶囊内镜检查小肠已经成功商业化了。而使用磁控胶囊胃镜检查胃部，还是走了很多年的研究之路。
主要由于胃的容积太大和解剖学结构不规则，限制了胶囊内镜检查的应用。不像传统胃镜对扩张的黏膜进行观察，胃的蠕动波和收缩状态增加了胶囊内镜充分观察胃黏膜表面的难度。与传统胃镜相比，如果胶囊胃镜要获得认可，它必须首先要被证明可靠并能观察到完整的黏膜。
前面提到胶囊内镜，它是被动的。因此要想完成胃部的检查，主要的关注点被放在了内部和外部的驱动方法。来解决如何主动移动和自由操控。
自20世纪60年代以来，外部磁场用于非接触式操纵体腔中的外来插入物已获得专利。
笔者的另一篇磁控胶囊胃镜机器人的技术分析文章提到了如下的发展史和控制分类：
其他海内外的研发进展，笔者做了一个表格，根据磁控类型的区别，分为电磁体、磁共振、永磁体。
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类型 |
文献报道时间 |
名称 |
场和场梯度(max) |
描述 |
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电磁体 |
2010-2012年 |
MGCE (奥林巴斯-西门子) |
100 mT.整个胃工作区 |
12个线圈，CE认证。 |
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2013年 |
Aeon Phocus (Aeon) |
50 mT and 250 mT/m 同时。（早期原型） |
8个线圈，CE认证 |
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2011年 |
CGCI (Magnetecs) |
140 mT, 700 mT/m |
8个线圈，CE认证 |
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磁共振成像 |
2006年 |
Martel et al[a] |
1.5 T, 40 mT/m 同时 |
颈动脉铁磁体引导 |
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2014年 |
Fringe Field Navigation |
2–4 T/m |
需要外部检查台的6个自由度机器人操作引导 |
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2015年 |
Dipole Field Navigation |
0.3 T/m |
需要复杂的铁磁插入MRI三维空间的排列;减少工作距离和成像失真 |
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永磁体 |
2014-2016年 |
MiroCam-Navi；Intromedic Ltd (韩国) |
- |
手持式磁体；CE认证。 |
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2012-2014年 |
金山OMOM |
- |
手持式磁体；来自文献报道 |
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2010-2011年 |
Magnetic Maneuverable Capsule |
- |
手持磁铁（永磁）；大小100 X100 X30 mm3；目前停止开发。 |
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2012-2015年 |
安翰Ankon MCE |
200 mT, 球形永磁体 |
5自由度机械臂磁铁控制;CFDA认证。 |
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2009年 |
NIOBE (Stereotaxis) |
80 mT; 球形工作空间20 cm3，没有梯度控制 |
在水平枢轴组件上的双磁体；CE和FDA认证；由于缺乏梯度控制，不适合磁控引导。 |
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2012- |
奥林巴斯 |
长方体永磁体 |
5自由度运动控制，2012年后从电磁体转型研究永磁控制， |
3.2.1 手持磁铁控制 （产品商业化的代表公司：金山和韩国Intromedic）
最早在2010年，Swain和他的同事首次展示了在人的食管和胃部进行磁操作。在这个单病例研究里，一个志愿者吞了一颗改良的无线胶囊内镜。这个模型的原形是Pillcam 结肠胶囊(Given Imaging Ltd,).利用修改后的磁性材料使其达到体外可磁控，并维持了捕获和传输图片的能力。为了达到这个目标，使用了热敏开关取代标准的磁簧开关,在60°的热水中激活胶囊。但是，这个修改需要占用胶囊内部空间，因此图片捕获速度被固定在每秒四张，使用一个图片传感器代替双传感器。在胶囊的结合部位有一个实时的摄像头(Given Imaging Ltd) 和一个体外矩形磁铁。同时用胃镜来实时评估胶囊的运动情况。这个研究报道了胶囊良好的控制性，但是检查时还需要传统胃镜充入气体扩张胃腔。随着时间的推移，后来证明由于胃易塌陷和蠕动波，这样看似轻松的操作的研究，其实不可重复。
2012年前后，国内的金山科技也推出了OMOM可控胶囊系统，使用的是手持磁场发生器。在人体模型中显示了上消化道可操作性。手持式磁场发生器价格十分便宜，内窥镜医师的学习掌握时间也很短。
但是，在运动精确度方面，这种手持式操作劣于机器人控制。例如为了将足够大的磁场和磁场梯度投射到胃肠道中，特别是对于肥胖患者，必须使用更大更大的磁铁。在整个胃镜检查过程中使用这种手持系统对操作人员来说是一项繁重的体力劳动。
韩国的Intromedic Ltd研制出了MiroCam-Navi胶囊内镜（图1）。是利用标准的MiroCam小肠胶囊内镜，改良内部的磁性装置以便于在上消化道中对其进行磁控制。这个磁控装置被体外一个锤子形手持永久性磁铁控制，由绑在患者身上的传感器通过Wi-Fi和实时可视软件将图片传输出来。2015年的研究中描写到，MiroCam-Navi系统第一次在26个志愿者中证明了其有效性。在他们的研究中，Rahman和其同事成功报道了病例的上消化道主要解剖部位可视度达88%-100%（食管胃连接部，92%；贲门，88%；胃底，96%；胃体，100%；胃角，96%；胃窦，96%；幽门，100%）。然而，值得注意的是 Z线（齿状线）只观察到了46%，作者报道说很难控制胶囊进入胃的速度。
Figure 1. The Mirocam-Navi system.
这个研究报道的困难点与之前2010的研究报道一致。在这个研究中，胶囊在胃内的可控性（尤其在近端）受限于体表距离磁力横断面的距离。
可以认为手持式操控系统已经是被淘汰的技术。