新型内窥镜下消化道黏膜清洗与染色设备的研制*

高健翎 李 阳 屈亚威 张 峰 刘海峰

内窥镜检查是消化道早期癌变的重要诊断方法，白光内窥镜可直接观察黏膜表面形态结构的变化，但有些病变由于早期形态较小，结构改变不明显，以及被黏液及泡沫遮盖等，易被漏诊及误诊[1-2]。黏液及泡沫等可通过内窥镜下黏膜清洗的方式去除，使内窥镜下视野更为清晰；而对于早期较小的病变则可行色素内窥镜检查，因染色后病变部位与正常黏膜的对比增强，故更易被肉眼所识别。由此可见，内窥镜下黏膜的清洗与染色可以提高内窥镜下消化道病变的检出率，是减少早期癌变漏诊率的重要方法[3]。

目前，内窥镜下黏膜清洗与染色过程多为人工操作，当需要清洗或染色时，医护人员需使用注射器抽取试剂，经内窥镜活检孔道进行推注，整个过程费时费力，工作效率低。基于此，本研究设计研发一种新型内窥镜下消化道黏膜清洗与染色设备，用于代替现有人工黏膜清洗与染色方式，以提高工作效率。

1 清洗与染色设备组成

1.1 整体结构

新型内窥镜下消化道黏膜清洗与染色设备主要包括控制面板、单片机、蠕动泵、储液瓶、硅胶管、喷洒管、踏板等部件。控制面板、单片机及踏板组成控制部分，蠕动泵为抽吸液体的动力装置，储液瓶、硅胶管及喷洒管组成液体通路。设备整体为50 cm×25 cm×15 cm，净重为6 kg，机身由铝合金材料制成，较钢制材料密度小，质量轻、强度高、韧性好、防腐蚀能力强，如图1、图2所示[4-5]。

图1 内镜下消化道黏膜清洗与染色设备设计图

图2 原理机整体结构实物图

1.2 控制面板与踏板

控制面板由显示屏和按键组成，可在面板中设置所需工作参数(如流速、流量和时间)。屏幕由液晶材料制成，可编程驱动，接口通用方便、体积小、功耗低以及重量轻[6]。控制作业启停有2种模式：①直接按下面板中的启停键，按一次为开启，再次按下即为停止；②通过踏板作为外部控制开关，踏下即为开启，抬起即为停止，有无线和有线两种方式。

1.3 蠕动泵

蠕动泵为抽吸液体的主要动力装置，排列安置于机箱内部。蠕动泵主要由驱动器、泵头、泵管等组成，泵头主要由泵壳和转辊子组成[7]。驱动器在单片机的控制下带动泵头内的转辊子转动反复碾压和释放泵管，在这种碾压作用下使泵管内产生真空，并将被输送的流体吸入泵管，随后泵管内的流体在转辊子作用下排出，从而完成流体的输送。

相比传统泵类，蠕动泵具有诸多优势[8-9]：①无污染，流体只接触泵管，不接触泵体，不会产生相互污染；②精度高，流量精度可＜±1 ml/min，而且不会受介质粘度变化的影响；③低剪切力，是输送剪切敏感、侵蚀性强流体的理想工具；④密封性好，具有良好的自吸能力，可空转且可防止回流；⑤维护简单，无阀门和密封件。

1.4 储液瓶及硅胶管

采用250 ml透明储液瓶作为液体储存装置，方便观察瓶内试剂种类及状态，储液瓶数量可按实际工作需求自行设定。连接储液瓶的硅胶管为医用进口材质，耐腐蚀抗氧化能力强，绝缘性优良，有极佳的回弹性，可在-50～250 ℃的温度下使用；化学性质稳定，常温放置不变黄、不退色，久置水中无水垢，对人体无毒无刺激。

1.5 多通连接及喷洒管

多通连接将多股硅胶管汇聚为单股末端连接喷洒管。多通的数量由储液瓶数量决定，采用全铜镀镍外螺纹直通快插接头，最大耐压15 kg气压的压力，工作环境温度为-20～120 ℃。喷洒管为内窥镜诊断时通过内窥镜钳道对消化道和呼吸道等人体自然腔道进行液体输送、灌洗以及喷射的操作器材。

1.6 供电系统

设备供电系统采用12 V直流电源，正常情况下使用安全稳定，不会对人体造成伤害，电源开关按键置于机箱背部[10]。为应对突然断电等意外情况，机箱内配备充电电池组，显示屏可显示电源状态及电池电量，便于医护人员在各类情况下查看了解设备的供电情况。

2 清洗与染色设备使用方法

2.1 准备工作

使用时将设备放置在稳固的平台上，以防倾斜及摔落。开机前检查各储液瓶中的试剂种类及液量是否充足，有无漏液等情况。接通电源使设备预热，同时连接好脚踏开关和喷洒管。

2.2 参数设定

在控制面板中进行所需参数的设定，如流速、流量、工作时间、开闭通道等，如在控制面板上选择2号泵，使用加减键设定其工作时间为60 s，使用调节键控制流速为80 ml/min，或总流量容积为100 ml，设置完成后即可开始进行冲洗或染色作业。

2.3 清洗及染色

内窥镜检查过程中需要清洗及染色时，将喷洒管送入内窥镜钳道直至头端伸出，随后踩下踏板或按下按键即可进行作业，如需更换染色剂直接在控制面板中选择相应通路开启即可。操作结束后抽出喷洒管，使用清洁通路冲洗管道。

3 清洗与染色设备应用效果

本设备经性能测试后应用于临床内窥镜检查中，其染色时间由原人工操作的15～20 s减少至8～10 s，喷洒效果良好：设备可根据实际需求调节冲洗力度，有效清除黏液及泡沫等附着物；应用该设备进行清洗及染色作业只需内窥镜术者独自完成，无需助手配合，可减少人员的配置(如图3所示)。

图3 胃镜下喷洒靛胭脂染色效果示图

4 讨论

肿瘤已成为严重威胁人类健康的疾病，降低肿瘤的发病率和病死率是目前亟待解决的公共卫生问题。我国恶性肿瘤发病约占全球恶性肿瘤发病的21.8%，部分恶性肿瘤如胃癌、肝癌及食管癌发病占全球比例较高，分别为42.6%、50.5%和49.0%[11]。内窥镜检查可实现对消化道肿瘤的早发现、早诊断及早治疗，以提高患者的生存率和生活质量[12]。

目前，内窥镜检查仍存在较高的漏诊率，其主要原因有：①检查准备不充分，黏膜被黏液及泡沫遮盖，视野不清晰；②有些肿瘤早期黏膜形态学异常改变不明显且病灶范围小，不易发现及区分。

内窥镜下消化道黏膜的清洗与染色是提高早癌检出率的重要手段，但目前国内多数医院在行内窥镜检查时的黏膜清洗与染色工作普及不理想[3，13-14]。由于目前的清洗及染色为人工操作，染色前需要配置所需试剂，并在内窥镜术者需要时由助手用注射器连接喷洒管经内窥镜孔道进行推注喷；黏膜的清洗同样需要助手的协助，在需要时使用注射器推注试剂进行黏膜的冲洗，整个过程费时费力，且染色均匀程度及冲洗强度均不精确。

本研究设计的内窥镜下消化道黏膜清洗与染色设备较人工操作的优势主要体现在：①冲洗及染色效率提高，使用设备进行作业后，省去人工配液、手动推注等操作步骤，有效地提高了冲洗及染色效率，减少了工作时间和人力资源的浪费；②染色液量统一精确，设备的单片机智能系统能够精确控制液量，可保证每次作业间的一致性，且喷洒效果较人工喷洒更为均匀细腻；③使用及操作简单方便，操作人员只需在控制面板中设置好所需参数，再使用踏板即可进行作业，使用人员不需要专业技术知识培训即会操作；④储液瓶及试剂更换简单方便，仅需撤下空瓶换入新瓶或直接在原储液瓶中灌注新试剂即可继续工作；⑤设备清洗方便，整机机身进行了防锈及密封处理，可直接使用含水清洁剂对其进行清洁。管路的清洗不需要拆开任何机器部件，只需开启清洗通路即可自动清洗；⑥一体式设计，整机设备包括了冲洗与染色所需全部用具及试剂，使原本零散的工作变得更为简洁紧凑。使用时无需固定专用场地，占用空间小，可方便快速地在不同场所转移使用。

5 结语

本研究研制的新型内窥镜下消化道黏膜清洗与染色设备结构简单、安全可靠以及使用方便，能够精确的进行清洗及染色作业，并可减少操作时间及人员配置，提高医护人员的工作效率，具有广阔的应用前景。

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