亚洲 激情 小说 另类 欧美,无码在线播放一区,99 久久 国产 欧美,污视频网站在线观看二区

(圖片：Unsplash https://images.unsplash.com/photo-1522308300961-fdb949cac8aa?ixlib=rb-1.2.1&ixid=eyJhcHBfaWQiOjEyMDd9&auto=format&fit=crop&w=1950&q=80) 

　　  

　　中國是胃腸道疾病的高發(fā)國家，如何盡早的對胃腸道進(jìn)行完備的檢測，對胃腸道疾病特別是胃腸道癌癥防控的十分重要。 

　　胃腸道的生理和解剖特征（口到肛門的開放系統(tǒng)），為可吞咽裝置的發(fā)展帶來了機(jī)遇。通過結(jié)合電化學(xué)、電磁、光學(xué)和聲學(xué)的最新進(jìn)展，可吞咽裝置能夠進(jìn)入胃腸道中，從而分析腔內(nèi)或腔外分析物，為胃腸道治療的新時(shí)代鋪平道路，有望幫助患者接受遠(yuǎn)程電子輔助醫(yī)療。 

 

  胃腸道的結(jié)構(gòu)　　為了更好的理解可吞咽設(shè)備在胃腸道疾病中的應(yīng)用，我們先來了解一下胃腸道的功能和結(jié)構(gòu)。特別注意，這里的胃腸道指的是廣義的消化系統(tǒng)，不僅僅指的是胃和腸道。

圖 | 消化道結(jié)構(gòu) (Steiger, C.et al, 2018)

  　胃腸道的主要功能是消化、代謝和吸收營養(yǎng)物質(zhì)。除此之外，胃腸道還與免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)密切相關(guān)，同時(shí)定植著大量的微生物群落。　　胃腸道是一個(gè)有內(nèi)腔的管狀器官，可以被劃分為幾個(gè)功能不同的區(qū)域，這些局部組織特性為可吞咽電子設(shè)備的目標(biāo)檢測和治療提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。  　根據(jù)它們的解剖位置，胃腸道分為：　　1. 食道　　進(jìn)食后，食物最先到達(dá)食道，并通過蠕動(dòng)收縮輸送到胃中。影響食管的重要病理包括癌癥、運(yùn)動(dòng)障礙、感染、胃液回流引起的組織刺激和異常擴(kuò)張的靜脈血管等，這些情況可以使用一般的內(nèi)窺鏡檢查程序來評估，因此也可以通過可吞咽的膠囊內(nèi)窺鏡檢查評估。　　2. 胃　　胃是機(jī)械、酶和酸介導(dǎo)的食物消化的重要器官。胃液含鹽酸和相關(guān)的酶，如胃蛋白酶和胃脂肪酶。與此同時(shí)，胃壁分泌的粘蛋白和碳酸氫鹽建立了一個(gè)精細(xì)調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)區(qū)，這個(gè)區(qū)域保護(hù)上皮細(xì)胞不受降解胃液的影響。　　幽門螺桿菌是一種革蘭氏陰性細(xì)菌，可以在胃粘膜上定居，通過產(chǎn)生氨、蛋白酶、液泡細(xì)胞毒素A和磷脂酶，導(dǎo)致胃內(nèi)環(huán)境的失衡。研究表明，幽門螺桿菌感染與胃炎、胃潰瘍和胃癌等有關(guān)。這些疾病的診斷通常需要胃鏡檢查和活檢共同進(jìn)行，也為新型的可吞咽胃鏡設(shè)備提供了方向。　　胃輕癱是一種與胃運(yùn)動(dòng)受損相關(guān)的醫(yī)學(xué)病癥，常發(fā)生在糖尿病患者中，需要用閃爍掃描測量胃排空時(shí)間，以便正式診斷。健康的胃通過肌肉收縮將固體和液體食物與胃液混合，以促進(jìn)機(jī)械、酶和酸介導(dǎo)的消化。產(chǎn)生的食糜含有部分消化的食物顆粒，這些顆粒小到足以通過幽門括約肌進(jìn)入小腸。
　　3. 小腸　　在小腸中，蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物的進(jìn)一步消化和吸收。粘蛋白和分泌碳酸氫鹽的腺體保護(hù)腸壁免于自降解。這種環(huán)境的穩(wěn)態(tài)失衡與多種病理生理狀態(tài)有關(guān)，包括消化性潰瘍和癌癥。　　小腸的兩層指狀突起大大增加了小腸的表面積，促進(jìn)了養(yǎng)分吸收。第一層包含絨毛，覆蓋最內(nèi)層上皮組織層。絨毛上的手指狀突起，稱為微絨毛，形成第二層外翻。這些絨毛的病理生理學(xué)破壞，稱為絨毛萎縮，通常與腹腔疾病有關(guān)。　　除此之外，暴露、吸收、微生物群和免疫反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)失衡也可能導(dǎo)致小腸疾病以及自身免疫疾病如克羅恩病等。運(yùn)動(dòng)障礙經(jīng)常以術(shù)后腸梗阻的形式影響小腸。　　可吞咽的膠囊內(nèi)窺鏡可用于診斷和監(jiān)測影響小腸的疾病，因?yàn)槲哥R檢查等技術(shù)只能觸及小腸的有限區(qū)域，雙氣囊小腸鏡檢查可用于評估小腸的更大部分，不過這需要特殊的專業(yè)知識和基礎(chǔ)設(shè)施。　　4. 結(jié)腸 　　食糜到達(dá)結(jié)腸之前，絕大多數(shù)營養(yǎng)物質(zhì)都已經(jīng)被身體吸收。在結(jié)腸中，水被吸收。微生物群與中樞神經(jīng)系統(tǒng)和腸神經(jīng)系統(tǒng)(腸-腦軸)相互作用，從而調(diào)節(jié)外周免疫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)腸道微生物群落的變化可能與全身炎癥疾病有關(guān)。因此，已經(jīng)有研究建議選擇信號分子等分子進(jìn)行檢測，如微生物分布或鈣保護(hù)素水平，作為全身和局部胃腸道病理的診斷標(biāo)記物。
可吞咽設(shè)備的歷史　　20世紀(jì)50年代，科學(xué)家們開發(fā)了第一代可吞咽的電子產(chǎn)品，用于測量胃腸道的壓力、溫度和pH。1980年代末和1990年代初，第一批商用可吞咽的溫度傳感器進(jìn)行了臨床測試。　　照相機(jī)技術(shù)的突破為可拍照的可吞咽設(shè)備的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，2000年推出的PillCam，成為第一個(gè)廣泛使用的可吞咽電子設(shè)備，PillCam為小腸的檢查提供了便利。美國食品和藥物管理局(FDA)僅用了一年時(shí)間就批準(zhǔn)了這種膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。  
圖 | 可吞咽設(shè)備的發(fā)展歷史(Steiger, C.et al, 2018)　　材料科學(xué)、電氣工程和數(shù)據(jù)科學(xué)的突破，以及移動(dòng)計(jì)算和生物醫(yī)療的發(fā)展，加速了可吞咽外科和診斷設(shè)備的發(fā)展。可吞咽的傳感器開始能夠用來檢測各種各樣的化學(xué)信號以檢測監(jiān)測疾病，如與消化道炎癥相關(guān)的局部生物標(biāo)志物，以及相鄰器官功能信號等。與此同時(shí)，醫(yī)生和患者對這項(xiàng)技術(shù)的廣泛接受（比傳統(tǒng)的胃腸鏡的痛苦低的多），激發(fā)了科學(xué)家開發(fā)更復(fù)雜的可吞咽電子產(chǎn)品的信心，越來越多的產(chǎn)品（包括2013年革命性的遞送藥物系統(tǒng)，2016年的微型Xray檢測系統(tǒng)）被開發(fā)出來，提供了更豐富的人體健康數(shù)據(jù)。可吞咽設(shè)備臨床應(yīng)用 　　通過檢測胃腸道不同區(qū)域的信號，可吞咽的電子設(shè)備可用于系統(tǒng)監(jiān)測胃腸道健康和疾病。 　　1. 膠囊內(nèi)窺鏡檢查  　　膠囊內(nèi)窺鏡首次被批準(zhǔn)用于評估隱匿性胃腸道出血，隨后用于評估炎癥性腸病。傳統(tǒng)膠囊內(nèi)窺鏡包含高分辨率攝像機(jī)、氧化銀電池、微控制器、天線和發(fā)光二極管。這些設(shè)備可以將胃腸道的視頻傳輸至多12小時(shí)到可佩戴的接收器。然后，胃腸病學(xué)專家在40 - 120分鐘的觀看會(huì)話中對視頻進(jìn)行評估。 　　研究人員首先通過傳統(tǒng)的上消化道內(nèi)窺鏡檢查和結(jié)腸鏡檢查來評估。如果診斷程序顯示小腸出血，膠囊內(nèi)鏡檢查可用于收集更多信息。對于疑似克羅恩病患者，在回腸鏡檢查陰性后，也推薦使用小腸膠囊內(nèi)窺鏡檢查。 　　市售膠囊內(nèi)窺鏡在很大程度上具有記錄和傳輸高質(zhì)量視頻所需的特征，不過也有一些挑戰(zhàn)會(huì)妨礙這些系統(tǒng)的廣泛使用。如無法操縱設(shè)備或進(jìn)行組織學(xué)檢查，以及引發(fā)胃腸道阻塞的風(fēng)險(xiǎn)。常規(guī)內(nèi)窺鏡檢查允許額外的環(huán)境和方向操作(例如沖洗、抽吸、注射和活檢)，這是當(dāng)前膠囊內(nèi)窺鏡無法完成的。 　　盡管在臨床環(huán)境中已經(jīng)開發(fā)和評估了幾種自主移動(dòng)的可吞咽裝置，但是這些裝置的應(yīng)用在臨床還需要一定的時(shí)間，特別需要注意由于移動(dòng)或操縱可能造成的阻礙或穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。 　　2. 監(jiān)測生物標(biāo)志物 　　胃腸道中存在的許多生物標(biāo)志物，包括小分子、電解質(zhì)、生理氣體蛋白質(zhì)和DNA，可以潛在地用于實(shí)時(shí)評估健康和疾病狀態(tài)。 　　已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)，一些生物標(biāo)志物具有診斷潛力，有助于為可吞咽的電子設(shè)備的設(shè)計(jì)提供信息。例如，糞便中的血液可能檢測到結(jié)腸直腸腫瘤篩查的糞便標(biāo)記物；而乳鐵蛋白和鈣保護(hù)素，則與潰瘍性結(jié)腸炎有關(guān)。可吞咽的電子設(shè)備的應(yīng)用，有望在早期對這些疾病進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和診斷。 　　此外，具有特定敏感傳感元件的可吞咽電子設(shè)備還可用于識別復(fù)雜生物流體中的化合物。例如，帶有電化學(xué)傳感器的可吞咽膠囊可以通過應(yīng)用循環(huán)和微分脈沖等測量，以檢測生物液體中的各種化合物，如活性藥物成分等。 　　而使用半導(dǎo)體和導(dǎo)熱性傳感元件，可以實(shí)現(xiàn)對氫、甲烷和二氧化碳的敏感性和特異性檢測。目前腸道氣體測量系統(tǒng)的試點(diǎn)試驗(yàn)已經(jīng)證明了這些可吞咽膠囊檢測胃內(nèi)不同氣體的潛力。例如，在人類的交叉研究中觀察到個(gè)體間的交替食用低纖維和高纖維食物的發(fā)酵模式不同。新材料的應(yīng)用，特別是納米孔材料，如金屬有機(jī)框架和碳納米管，也可以用于監(jiān)測胃腸道內(nèi)的氣體分布，包括源自揮發(fā)性有機(jī)化合物的氣體。 　　最近，科學(xué)家們還開發(fā)了一種細(xì)菌-電子可吞咽裝置，它將生物標(biāo)記感應(yīng)細(xì)菌和光譜測定方法結(jié)合起來，用于監(jiān)測胃腸道健康。在這個(gè)裝置中，通過將發(fā)光桿菌luxCDABE操縱子整合到大腸桿菌基因組中來作為傳感器。LuxCDABE操縱子是一種發(fā)光生物反應(yīng)器，可用作基因回路的生物發(fā)光報(bào)告器。在該裝置中，血液檢測電路用于檢測胃腸道出血，其他不同的回路可用于檢測生物標(biāo)志物，如硫代硫酸鹽和酰基高絲氨酸內(nèi)酯等。 　　3. 組織評價(jià) 　　基于X射線的可吞咽電子設(shè)備可用于胃腸道牽引的評估。例如，膠囊可用于通過發(fā)射和檢測2D X射線束來繪制胃腸道圖。為了實(shí)現(xiàn)以壁為中心的波束散射，患者必須在施用膠囊之前首先攝取造影劑。這種設(shè)備還包含一個(gè)集成的電磁跟蹤系統(tǒng)來測量膠囊的位置和方位，基于2D數(shù)據(jù)集可以生成胃腸道的3D圖像。目前，該裝置的臨床安全性和概念驗(yàn)證研究已經(jīng)完成，更大的臨床評估實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。 　　此外，目前的臨床數(shù)據(jù)表明共焦激光顯微內(nèi)鏡可以支持胃癌診斷、結(jié)腸息肉特征和巴雷特食管診斷，其準(zhǔn)確性水平與當(dāng)前護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)，不過還需要進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證性研究。  　　可吞入的超聲波探頭還可用于分析胃腸道組織學(xué)并表征結(jié)構(gòu)變化，例如癌前組織。多光譜光聲斷層攝影可用于評估疾病活動(dòng)，例如克羅恩病患者癥狀的嚴(yán)重程度。該方法還可用于區(qū)分健康狀態(tài)和疾病狀態(tài)，例如炎癥和胃腸道疾病的緩解過程。 　　4. 來自其他器官的信號  　　此外，可吞咽的電子設(shè)備還可以用來評估胃腸道相鄰器官的健康和患病狀態(tài)。例如，在前列腺檢查中，醫(yī)生通過直腸壁可能觸摸到增大的前列腺。在心臟病檢查中，由于食道與心臟非常接近，經(jīng)食道超聲探頭在臨床上用于確定血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)。 　　5. 靶向藥物輸送 　　除了用于檢測，可吞咽設(shè)備還可以用于給藥系統(tǒng)。電子設(shè)備的小型化和成本降低為電子系統(tǒng)口服給藥開辟了道路。例如，科學(xué)家們目前正在探索改進(jìn)超聲介導(dǎo)藥物滲透和活性藥物成分的電子控制遞送的臨床概念。這種具有無線遙測功能的裝置可將藥物沿胃腸道運(yùn)送到優(yōu)選的吸收部位。它們還為個(gè)性化和集成的交付概念提供了工具。例如，駐留在體內(nèi)的藥物輸送系統(tǒng)可以基于個(gè)性化治療計(jì)劃自動(dòng)釋放藥物。 　　此外，該系統(tǒng)還可以用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)藥物水平，其可由集成傳感器監(jiān)控并由自主反饋回路調(diào)節(jié)。除了遞送化學(xué)藥物成分之外，電子藥物領(lǐng)域還探索了電刺激可用于刺激體內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為神經(jīng)疾病或運(yùn)動(dòng)相關(guān)胃腸道紊亂等適應(yīng)癥提供治療益處。由于胃腸道的復(fù)雜神經(jīng)線路，可吞咽的電子設(shè)備最終可能在輸送治療電脈沖和藥物方面發(fā)揮作用。 　　2013年，第一個(gè)電子控制的胃腸道藥物輸送系統(tǒng)——IntelliCap 完成了臨床概念驗(yàn)證。該裝置與膠囊內(nèi)窺鏡的尺寸相似，包含藥物室、微處理器、pH和溫度傳感器、電池、釋放藥物的馬達(dá)、收發(fā)器和天線。IntelliCap系統(tǒng)通過精確調(diào)節(jié)藥物室內(nèi)的螺桿驅(qū)動(dòng)柱塞來控制藥物輸送。在人體研究首次證實(shí)了該裝置可以安全通過胃腸道，同時(shí)使用閃爍照相成像驗(yàn)證了釋放機(jī)制。 　　后續(xù)研究證明IntelliCap系統(tǒng)可用于定制模型化合物的釋放模式，如美托洛爾和地爾硫卓。另外，采用基于氣體的、基于彈簧的或基于腐蝕的衰減的技術(shù)的設(shè)備也可以用于控制藥物釋放。此外，3D打印還可用于設(shè)計(jì)定制的藥物輸送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化治療模式。 展望 　　可吞咽的電子設(shè)備目前主要應(yīng)用于常規(guī)篩查過程中觀察和感知胃腸道的異常，未來有望作為診斷傳感器或藥物輸送工具的可吞咽電子設(shè)備，有助于最大限度地提高醫(yī)生自主收集數(shù)據(jù)的能力來擴(kuò)大他們的醫(yī)療服務(wù)。同時(shí)，可吞咽電子設(shè)備正從以醫(yī)院為中心的專業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)向病人分散使用。 　　為了可吞咽電子設(shè)備能在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行更廣泛的應(yīng)用，科學(xué)家和工程師們還需要從傳感器設(shè)計(jì)、安全性、通信、電池的續(xù)航能力、尺寸、轉(zhuǎn)向能力、成本等多個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，同時(shí)開發(fā)出柔軟的生物可降解的材料以降低對可能帶來的胃腸道阻塞風(fēng)險(xiǎn)。
 參考文獻(xiàn)： 　　Steiger, C., Abramson, A., Nadeau, P., Chandrakasan, A. P., Langer, R., & Traverso, G. (2018). Ingestible electronics for diagnostics and therapy. Nature Reviews Materials, 1.