遥控高清胶囊内镜在犬膀胱检查中的应用

摘要

本文介绍了一种利用高清胶囊内窥镜检查犬膀胱的实验方案，该内窥镜通过手术植入，并可操控以获取膀胱壁图像及排尿动态信息。该方法为开展精确的尿动力学研究提供了重要依据。

摘要

本研究探讨了利用犬模型进行膀胱检查的胶囊内镜的可行性和潜在应用。三只成年雄性比格犬接受了胶囊膀胱镜的手术植入，并被分为三组，每组一只比格犬：A组（比格犬A）保持固定的仰卧位8小时，B组（比格犬B）自由活动8小时，C组（比格犬C）手动调整体位（俯卧、仰卧、蹲位），每种体位各20分钟。所有犬只植入的胶囊内镜均成功运行。A组主要获取了膀胱底部的图像（6小时27分钟）。B组获得了膀胱颈和膀胱底部的图像（7小时12分钟），包括在自然排尿过程中对膀胱颈、前列腺窝和尿道外括约肌的动态可视化图像。C组获取了膀胱颈、底部和顶部的图像（56分钟）。本研究结果表明，胶囊内镜能够提供犬膀胱壁的动态、高质量图像，并提示其在开发精确且具备尿动力学评估能力的临床工具方面具有潜力。

引言

经尿道膀胱镜检查是泌尿外科常用的诊断工具，在临床上不仅被广泛用作诊断膀胱癌的可靠方法，同时也是治疗及术后随访的重要手段¹。然而，传统的膀胱镜检查（无论是硬性还是软性）常给患者带来不适，并可能导致尿道损伤和逆行感染等并发症²。此外，传统的尿动力学检查因干扰了泌尿道的正常生理活动以及患者的精神心理状态，不可避免地在结果中引入一定误差^3,4,5。因此，开发一种微型化、舒适、无盲区且更精确的诊断方法，代表了膀胱镜技术未来的发展方向。

胶囊内镜，也称为无线内镜，已广泛应用于胃肠道检查，具有便捷、无痛、无交叉感染风险且不影响患者正常活动等优势。通过胶囊内镜无痛获取完整的胃肠道影像数据已成为一种标准方法^6,7,8。鉴于膀胱是通过尿道与外界相通的空腔器官，可通过尿道将适当大小的胶囊置入膀胱内。

基于此，我们提出了胶囊膀胱镜的概念，并通过动物实验探讨其作为新型诊断工具的优势和潜在应用，从而为胶囊内镜技术的未来发展提供新的见解。在此背景下，我们假设胶囊膀胱镜能够在生理排尿过程中获取清晰的膀胱内图像，并捕捉不同结构的动态变化，为更精确的尿动力学检测方法的开发提供依据。这有望在未来减轻患者的不适感，并拓展膀胱镜检查的适应证。

方案

本研究经江苏大学附属昆山医院伦理委员会批准，严格遵守《实验动物伦理与福利指南》。伦理审批文件编号为2021-06-008-K01。

1. 受试者

1. 选取三只健康的成年雄性比格犬用于研究。随机将其分为A、B、C三组，每组一只犬。
2. 纳入标准：纳入年龄为24个月、体重约12 kg，且无心血管疾病、肾脏疾病及其他慢性疾病的动物。
3. 排除标准：排除实验前一周内接受过任何药物治疗的动物。

2. 实验材料

1. 使用胶囊内镜系统进行膀胱检查，该系统包括高清智能胶囊、图像记录仪和工作站。胶囊内镜尺寸约为 11 mm × 25 mm，以每秒 2 帧（FPS）的速度捕获图像，工作时间为 8-10 小时，可传输约 60,000 帧图像。

3. 实验设计

1. 术前准备
   1. 手术前禁食比格犬 8 小时，术前 2 小时禁水。
   2. 手术前 30 分钟皮下注射氨苄西林（22 mg/kg）作为预防性抗生素。
   3. 使用电动剪刀去除左侧前肢内侧及下腹部的毛发。用无菌生理盐水清洁手术区域，并用无菌纱布擦干。使用聚维酮碘对手术区域进行消毒。
   4. 在左侧前肢头静脉处放置一根 20 G 静脉导管。将比格犬固定于手术台上。
2. 麻醉
   1. 监测生命体征。静脉注射盐酸右美托咪定（0.005 mL/kg）以实现镇静，随后静脉注射丙泊酚（1.0 mL/kg）诱导麻醉。
   2. 使用喉镜将 8 mm 气管插管插入气管。通过听诊确认导管位置正确，并用胶带固定导管。
   3. 将比格犬连接至兽用麻醉机，通过吸入氧气中含 1.5% 至 3% 异氟烷维持麻醉。
3. 胶囊内镜植入
   1. 将比格犬置于仰卧位，并将图像记录仪放置在附近。
   2. 使用聚维酮碘对下腹部消毒三次，并铺无菌手术巾。
   3. 使用 #3 手术刀柄和 #10 刀片在阴茎旁做一条 10 cm 的纵向切口。切开皮肤和皮下组织，钝性分离腹壁肌肉。使用两把止血钳提起并牵开腹膜。
   4. 找到膀胱，用无创钳轻轻夹住膀胱。提起并固定膀胱以防止损伤。
   5. 在膀胱上做一条 1 cm 的切口。
   6. 取出胶囊内镜。使用专用的通用串行总线（USB）电缆将图像记录仪连接至工作站，然后按住图像记录仪上的电源按钮 3 秒以开机。
   7. 双击工作站桌面上的 OMOM Ove 图标。输入用户名和密码登录工作站软件。点击 添加患者，输入比格犬的信息，然后点击 保存。
   8. 在工作站软件的 患者信息 部分，输入胶囊内镜序列号和通道号以激活胶囊。点击 下一步，然后点击 创建新病例。当提示格式化设备时，选择 是。
   9. 检查胶囊内镜是否正常工作。点击 实时查看 以显示胶囊内镜图像。
      ​注：正常工作状态下，图像记录仪上的 ACE 指示灯与胶囊上的 LED 灯应同步闪烁。
   10. 用聚维酮碘对胶囊内镜进行消毒，并将其置入膀胱内。
   11. 使用连续的 4-0 可吸收缝线关闭膀胱切口。逐层缝合腹壁，然后使用 2-0 丝线缝合皮肤。术后将比格犬转移至笼中。转移过程中，保持图像记录仪与比格犬的距离在 1 米以内，以避免与胶囊内镜断开连接。
4. 图像采集
   1. 将图像记录仪固定在笼子顶部，并确保其安全。
   2. 点击工作站上的 设置 按钮，然后选择 重启图像记录仪 以重新激活图像记录仪，并确认胶囊内镜的工作状态和连接情况。
   3. 将比格犬 A 置于小型犬笼中限制活动 8 小时以保持静止。允许比格犬 B 在 8 小时内自由活动。
   4. 通过轻柔的物理支撑使比格犬 C 分别保持俯卧、仰卧和蹲位姿势，每种姿势观察 20 分钟，确保动物舒适并尽量减少应激。
   5. 使用图像记录仪监测并记录比格犬 C 的膀胱图像。点击 实时查看 访问胶囊的实时视频流，然后点击 开始录制 按钮启动图像采集，点击 停止录制 按钮终止采集。在获取足够数据后，手动按下图像记录仪上的电源按钮将其关闭。
   6. 约 8 小时后，当 A 组和 B 组图像记录仪上的 ACT 指示灯停止闪烁达 10 分钟时，结束检查并关闭记录仪。
   7. 在 A 组和 B 组实验 8 小时结束后，以及完成 C 组图像采集后，按照第 3.2 节所述程序再次对犬进行麻醉。
   8. 通过膀胱切开术将胶囊内镜从膀胱中取出。按照第 3.3 节所述方法缝合膀胱和腹部切口。
      让犬只在清洁、安静且铺有柔软垫料的笼中恢复。根据需要给予抗感染和补液治疗。
   9. 将图像记录仪连接至工作站。打开图像记录仪电源并登录工作站软件。点击 病例回顾；系统将自动下载图像数据。下载完成后，将图像数据保存至工作站硬盘。
   10. 分析所获取的图像数据。

结果

本研究中，每只比格犬（n = 3）均通过手术将一枚胶囊内镜植入膀胱，所有动物术后均表现出正常的恢复过程。胶囊内镜功能正常，并安全保留在犬体内，影像学检查已证实此结果（图2）。在远程控制下，这些设备成功捕获了膀胱各个解剖区域在不同阶段的清晰图像，包括膀胱顶部、后壁、前壁、颈部以及左右侧壁。在比格犬A中，内镜共采集图像6小时27分钟，主要为膀胱底部图像（图2A）。在比格犬B中，内镜共采集图像7小时12分钟，包括膀胱颈部在静息状态下的图像（图2D）、排尿后图像（图2H）以及膀胱底部图像（图2I）。该组实验成功记录了犬正常生理排尿过程中膀胱颈部—前列腺窝—尿道外括约肌的动态变化。主要观察结果如下：1. 排尿开始时膀胱颈部开放（图2E）；2. 随后前列腺窝扩张，继而尿道外括约肌开放，使尿液得以...

讨论

近年来，随着内镜技术的进步，硬性与软性膀胱镜均已在临床实践中得到广泛应用。传统的硬性膀胱镜检查操作往往较为繁琐，存在较多盲区，且创伤较大。患者在检查过程中心理压力较高，可能出现不适或疼痛，以及心率加快、血压升高和心理应激反应等生理反应⁷。相比之下，软性膀胱镜操作更为灵活，可减轻患者不适，几乎消除了检查盲区。然而，其仍存在交叉感染风险和易损性等缺点⁹。此外，传统膀胱镜检查无法对膀胱黏膜状态进行长时间动态观察，诊断高度依赖医生个人经验，可能导致误诊。同时，由于探查时间有限、探查角度受限，传统膀胱镜的诊断效率仍有待提高^10,11。因此，临床上迫切需要一种便捷且可持续的检查方法。

在本研究中，胶囊的植入与取出面临重大挑战。目前临床广泛使用的胶囊内镜直径超过1厘米。在本实验中，所使用的胶囊内镜直径为1.1厘米，大于比格犬尿道最狭窄部分的直径。因此，胶囊内镜的植入采用了开放性外科手术...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
2-0 丝线缝合线	Ethicon Inc. (北京)	20193021851
20 G 静脉导管	上海张东医疗科技有限公司	383012
4-0 可吸收缝线	Ethicon Inc. (北京)	20193021851
8 mm 气管插管	河南亚都实业有限公司	不适用
氨苄青霉素	成都倍特药业有限公司	H19993625
动物麻醉机	南京舒普思达医疗设备有限公司	不适用
动物心电图监测仪	史密斯医疗（美国）	不适用
动物喉镜	上海麦奔医疗科技有限公司	不适用
比格犬	上海交通大学农业与生物学院	不适用
纱布海绵	纱布海绵	13-761-52
异氟烷	雅培 Laboratories（上海）	H20059911
OMOM智能胶囊内窥镜	重庆金山科技 & 技术（集团）有限公司	NCG100
聚维酮碘溶液	成都永安制药有限公司	H51022885
丙泊酚注射液	西安力邦制药有限公司	H19990281
手术刀片	上海浦东金环医疗用品有限公司	35Y1004
无菌生理盐水	石家庄第四制药厂	H20066533
手术器械	Johnson &安普&强生医疗（上海）	不适用
盐酸右美托咪定	江苏恒瑞医药股份有限公司	H20190407