Ploche ONE: Aký Capsule endoskopu je vhodný pre kontrolovateľné symochodné Capsule endoskopu? Experimentálne štúdie s prasačím žalúdka model pre klinické použitie (s videom)

abstraktné

Pozadie

Boli sme rozvíjať symochodné Capsule endoskopu (SPCE), ktorý umožňuje kontrolovateľnosti z vonkajšej strany tela a v reálnom čase pozorovania. Aký druh kapsule endoskopu (CE) je vhodný pre kontrolovateľné SPCE je nejasný a veľmi kritický bod pre klinickú aplikáciu. Porovnávali sme pozorovanie schopnosť troch druhov SPCEs s rôznymi uhlami pohľadu a snímkovej frekvencie.

Metódy

gombíky Jedenásť boli šité v excidovanej prasačieho žalúdku. Štyri skúšajúci kontroloval SPCE pomocou PillCamSB2, -ESO2 a -COLON2 (Vzhľadom k tomu, Imaging Ltd., Israel), po dobu 10 minút každý s cieľom odhaliť čo najviac tlačidiel a ich skúmanie čo najpresnejšie. Schopnosť nájsť lézií bola hodnotená na základe počtu zistených tlačidiel. SPCE výkon skóre (SPS) sa na ohodnotenie schopnosti skúmať lézie v detaile.

Výsledky

SPCE-ESO2, -COLON2 a -SB2 zistený 11 [medzikvartilové rozsah (IQR): 0], 10,5 (IQR, 0,5) a 8 (IQR, 1.0) tlačidlá, resp. SPCE-ESO2 a -COLON2 mal podstatne lepšiu schopnosť detekovať lézií než -SB2 (p menšie ako 0,05). SPCE-ESO2, -COLON2 a -SB2 mal výrazne odlišné hodnoty SPS z 22 (IQR, 0), 16,5 (IQR, 1.5), a 14 (IQR, 1,0), v danom poradí (p menšie ako 0,05 pre všetky porovnania; SPCE -SB2 vs. -ESO2, -SB2 vs. -COLON2 a -ESO2 vs. -COLON2).

Závery

PillCamESO2 je najvhodnejšie v rôznych troch CE pre SPCE pre posudzovanie lézie detail žalúdka

Citácia :. Ota k, Nouda s, T Takeuchi, Iguchi M, Y Kojima, Kuramoto T, et al. (2015) Aký Capsule endoskopu je vhodný pre kontrolovateľné symochodné Capsule endoskopu? Experimentálne štúdie s prasačím žalúdka model pre klinické použitie (s videom). PLoS ONE 10 (10): e0139878. doi: 10,1371 /journal.pone.0139878

Editor: Leontios Hadjileontiadis, Aristotelovej univerzity v Solúne v Grécku

Prijaté: 3. marca 2015; Prijaté: 07.09.2015; Uverejnené: 08.10.2015

Copyright: © 2015 Ota et al. Toto je článok o otvorenej distribuovaný pod podmienkami Creative Commons Attribution licencie, ktorá umožňuje neobmedzené použitie, distribúciu a reprodukciu v nejakom médiu, za predpokladu, že pôvodný autor a zdroj sú pripísané

Data Dostupnosť: Všetky relevantné údaje spadajú do papiera a jeho podporné informácie súbory

financovania :. autori nedostala žiadnu osobitné finančné prostriedky pre túto prácu. Mu Ltd. poskytla podporu vo forme platov pre autorov KU, žltej zimnici, HN a NO, ale nemal žiadnu ďalšiu úlohu v dizajne štúdie, zber a analýzu dát, rozhodnutie zverejniť alebo prípravu rukopisu. Konkrétne role týchto autorov sú vyjadrené v časti "Autor príspevku"

Konflikt záujmov :. Kenshiro Uesugi, Yoshiaki Fujita, Hironori Nishihara a Naotaka Ohtsuka sú zamestnaní Mu Ltd. Nie sú žiadne patenty, produkty vo vývoji alebo uvedené na trh výrobky vyhlásiť. To však nič nemení priľnavosť jednotlivých autorov do všetkých politík ploche jeden na zdieľanie dát a materiálov.

Úvod

Capsule endoskopia je minimálne invazívne vyšetrenia postup, ktorý umožňuje pozorovanie v črevnom trakte. Endoskop kapsule (CE) sa pohybuje v tráviacom trakte črevnú peristaltiku, a obrázky sa získava sa zaznamenávajú pomocou bezdrôtovej komunikácie [1]. Aj keď kapsule endoskopia bola použitá pre hodnotenie tenkého čreva, pažeráka a hrubého čreva, ktoré sú jednoduché podlhovasté valcové orgány, že nebol použitý v žalúdku [1-6]. Vzhľadom k tomu, žalúdok obsahuje veľkú plochu s zložitý tvar vaku, to nie je možné pozorovať celý žalúdok iba o črevnú peristaltiku. Okrem toho, vo forme kapsúl endoskopiu, CE nemôže byť udržiavaná v požadovanej polohe, a na rozdiel od konvenčných trubice typu endoskopia tak, môže sa skúšajúci nepozoruje lézie z ľubovoľného požadovaného smeru [7]. Jedným z riešení je pridať funkcie pre ovládanie z vonkajšej strany tela a umožňujú v reálnom čase pozorovania na CE.

Vyvinuli sme symochodné Capsule endoskopu (SPCE), CE s vyššie uvedenými funkcie. Predtým sme dosiahli kontrolu nad SPCE v žalúdku živého psa [8] a bezpečne manévrovať zariadení v žalúdku živého ľudského to, tenké črevo a hrubé črevo [9].

V praktickom uplatňovaní SPCE, jej detekciu schopnosti musí byť posúdená objektívne. Funkcia CE, aby bolo možné kontrolovateľnosti z vonkajšej strany tela a real-time pozorovaní boli vyvinuté v niekoľkých inštitúcií [6, 8 a 9]. Avšak, neexistuje objektívny správa o detekčné schopnosti týchto zariadení. Aj keď sme úspešne vytvorili SPCE pripojením špeciálny plutva, aby v súčasnej dobe k dispozícii CE pre pažeráka, tenkého čreva a hrubého čreva, každý s rôznymi uhlami pohľadu a snímkovej frekvencie, najvhodnejšie CE pre SPCE zostal nejasný.

tento účel sme sa pokúsili vyhodnotiť rozdiely v detekcii schopnosti a výkon z troch typov SPCE, ktorých plutva ktoré bolo pripojené k PillCamSB2, PillCamESO2 alebo PillCamCOLON2, vo skríningové vyšetrenie žalúdka. Porovnaním funkcie každého typu SPCE sme sa pokúsili objasniť tú výhodu, že jednotlivé funkcie a jej uskutočniteľnosť v klinickej praxi s cieľom riešiť problémy, kritické rozvoja pre prípadné CE, ktoré sú ovládateľné z vonkajšej strany tela v reálnom čase pozorovaní, vrátane SPCE.

Materiál a metódy

Hnacie systém pre SPCE cez použitie magnetického poľa (New MiniMermaid System)

sme predtým podal správu o pohonného systému pre SPCE prostredníctvom použitia magnetického poľa, a to systém Ryukoku-Osaka [8]. V tejto štúdii sme použili ďalej upravený systém, známy ako systém New MiniMermaid (S1 Video).

SPCE bola postavená pripojenie dedikovaný plutva vyrobené z polovodičového materiálu živice s mikro-magnet k existujúcemu CE. Dĺžka plutvy bola 19 mm (viď obr 1). Ak je mikro-magnet umiestnený v striedavom magnetickom poli, vibruje. Vzhľadom k tomu, vibrácie prenášané na plutvy, že sa prevedie na hnacej sily, ak vo vode. Z tohto dôvodu je nutné, aby voda do žalúdka na kontrolu SPCE. Okrem toho, trojrozmerný ovládanie SPCE by mohlo byť dosiahnuté úpravou magnetické pole. V našich experimentoch, čo skúšajúci kontroloval SPCE s príslušným regulátorom pri dodržaní prostredníctvom systému sledovania v reálnom čase (rýchly prístup sa oznamujúci Imaging Ltd., Israel). (Obr.2) [8]

SPCE

tri typy CE používaných v tejto štúdii sú komerčne dostupné v niekoľkých krajinách: PillCamSB2, PillCamESO2 a PillCamCOLON2 (Vzhľadom k tomu, Imaging Ltd., Israel) [10-12]. Hlavné špecifikácie každého CE sú uvedené v tabuľke 1. PillCamSB2, ktorá sa používa pre tenkého čreva, má jednu hlavu a zachytáva obrazy na dvoch snímok za sekundu (FPS) v pozorovacom uhle 156 °. PillCamESO2, ktorý sa bežne používa pre pažeráka, má dvojité hlavy, ktoré zachytávajú obraz pri 18 fps každého a poskytujú extra široký pozorovací uhol 169 °. PillCamCOLON2 pre hrubého čreva má tiež dvojité hlavy s adaptívnym frame rate (SPR) a pozorovacím uhlom 172 ° [10-12]. AFR umožňuje PillCamCOLON2 zachytiť obraz pri 18 fps v režime pohybe a dvoma fps v podstate stacionárnom režime [13]. PillCamCOLON2 pláva lepšie ako PillCamSB2 a PillCamESO2 dôsledku svojej menšej špecifickej hmotnosti [14]. Pre dvojhlavého CE-tj. So PillCamESO2 a PillCamCOLON2-kamera jednej hlavy bola použitá pre tento pokus, vzhľadom k tomu, že na strane hlavy bola pripojená k plutvy a nesmie sa používať na zachytenie snímok (obr 1A). V tejto štúdii, tri SPCEs pripojený k PillCamSB2, PillCamESO2 a PillCamCOLON2 boli pomenované ako SPCE-SB2, SPCE-ESO2 a SPCE-COLON2, resp.

Žalúdok Model

Žalúdok model bol vytvorený z excidovanej prasačieho žalúdka. Jedenásť rôznych farebných tlačidiel boli prišité na slizničnej strane žalúdka (obr 3). farba každé tlačidlo je zreteľne odlišná od farby na sliznici ošípaných žalúdka bez prietoku krvi. V ľudskom žalúdku, kvantitatívne hodnotenie je často ťažké, pretože nie je možné, aby šiť tlačidlá ako orientačné body. Žalúdok modelu bola stanovená v krabici styrén-penový, aby mohol otáčať ručne, pretože pacient je dovolené meniť posturálne pozície v klinickej praxi. Žalúdok model bol naplnený 500 ml vody pred experimentom (obrázok 4). Odstránené prasacej žalúdočné sa získa z Osaka mäso varhany Corporation (Osaka, Japonsko) dva dni pred výkonom. Žalúdok sa pripraví ako je opísané vyššie, v deň pred začatím postupu.

Vyhodnotenie

štyri skúšajúci (KO, TK, MI, a KU) sa zúčastnil experimentu. Štyri skúšajúci poznal pozície farebných tlačidiel v žalúdku modeli vopred. Každý skúšajúci kontroloval SPCE v žalúdku modeli po dobu 10 minút, sa snaží detekovať a bude skúmať toľko tlačidiel ako je to možné. Žalúdok model bol otočený, podľa inštrukcií skúšajúceho. Po prvé, žalúdok model bol uložený vo vodorovnej polohe, a potom otočí k ľavej poloha ležmo na boku, polohe na bruchu a nakoniec pravú poloha v ľahu na boku. Dôvodom pre zmenu polohy bolo, aby sa minimalizovalo množstvo vody odtekajúcej z žalúdka do duodena. Vyšetrenie bolo vykonané desaťkrát pomocou SPCE-SB2 (KO: 3 krát, TK: 3 krát, MI: 2 krát, KU: 2 krát) a SPCE-COLON2 (KO: 3 krát TK: 3 krát, Mi: 2 doba, KU: 2 krát). Avšak, pre SPCE-ESO2, test bol vykonaný iba deväť krát, pretože batéria v PillCamESO2 úplne vybitá pri vyšetrení (KO: 3 krát, TK: 2 krát, MI: 2 krát, KU: 2 krát).

navrhnutý sme dva parametre pre hodnotenie detekčná schopnosť týchto SPCEs. Po prvé, bola použitá počet zistených tlačidiel posúdiť ich schopnosť nájsť lézie. Po druhé, SPCE výkon skóre bolo vypočítané vyhodnotiť schopnosť preskúmať týchto lézií v detaile. Skóre bola definovaná ako súčet bodov pridelených každému tlačidlu nasledujúcim spôsobom: 2 body boli uvedené v prípade, že tlačidlo by mohlo byť sa priblížil a starostlivo sledovať; 1 bod bol uvedený v prípade, že tlačidlo prišiel do zorného poľa, ale nebolo možné podrobne priblížil; a žiadne body boli uvedené, ak nemohli byť detekované tlačidlo (obrázok 5). Maximálny počet tlačidiel bol 11, a to z SPCE výkonného skóre bolo 22 bodov.

Experiment každého SPCE bola od seba vzdialené viac ako mesiac, a skúšajúci podstúpil experiment každého SPCE potom, čo cvičili niekoľkokrát sa SPCE-SB2 v predchádzajúcom pokuse. Tak nie sú považované za zlepšenie fungovania experimentátor SPCE prekrytím rad experimentov.

Štatistická analýza

významné rozdiely medzi prostriedkami dát za dvoch rôznych testovacích skupín boli hodnotené podľa Mann -Whitney U
-test. P-hodnota menšia ako 0,05 bola považovaná za významnú, a všetky testy boli obojstranné. Údaje sú vyjadrené ako stredná hodnota ± štandardná odchýlka. Všetky štatistické analýzy boli vykonané pomocou IBM SPSS Statistics 18 pre Windows (SPSS Japonsko, Tokio).

Výsledky

Stredná počet tlačidiel detegovaných po 10 minútach bolo 11 pre SPCE-ESO2 [rozmedzím interkvartilný (IQR): 0], 10,5 (0,5) pre SPCE-COLON2 a 8 (1,0) pre SPCE-SB2. SPCE-ESO2 a SPCE-COLON2 mal podstatne lepšiu schopnosť detekovať lézií než SPCE-SB2 (p menšie ako 0,05). Nebol žiadny významný rozdiel v schopnosti detekovať lézie medzi SPCE-COLON2 a SPCE-ESO2. Examinátor bol schopný detekovať všetky gombíky v každom vyšetrení pomocou SPCE-ESO2 (obr 6).

Stredná SPCE výkon polčas 22 (0) pre SPCE-ESO2, 16,5 (1,5) pre SPCE -COLON2, a 14 (1.0) pre SPCE-SB2. Tam boli významné rozdiely medzi tromi typmi SPCE (p menšie ako 0,05 pre všetky porovnania: SPCE-SB2 proti SPCE-ESO2, SPCE-SB2 proti SPCE-COLON2 a SPCE-ESO2 proti SPCE-COLON2) (obr 7).

v 10 vykonaných vyšetrení pomocou SPCE-SB2, detekciu tlačidiel umiestnených v hornej časti tela väčšieho zakrivenie a fornixu bolo značne obtiažne. SPCE-SB2 mohol objaviť na tlačidlo v klenby v iba dvoch skúšok a jeden u veľkého zakrivenie hornej časti tela v troch skúškach. Avšak, detekcia tlačidiel umiestnených v dutine zadnej steny (10/10 skúšky), dolnej časti tela k menšej zakrivenie (9/10), a na hornú časť tela zadnej steny (9/10) bolo takmer vždy je to možné.

v ôsmich z deviatich vyšetrenie vykonáva pomocou SPCE-ESO2 všetky tlačidlá bolo možné pozorovať v detaile. Doba potrebná pre SPCE-ESO2 dodržiavať všetky tlačidlá v detaile bola 468 ± 74 s (7,8 ± 1,2 min).

SPCE výkon skóre na SPCE-SB2 bola nízka u 14 (Tabuľka 2 ). Z troch typov SPCE sa SPCE-ESO2 bol najúčinnejší pri detekcii lézií a ich vyhodnotenie úzko (S2-S4 videí).

Diskusia

Táto štúdia identifikovala CE špecifikácie, ktoré ovplyvnili sa SPCE funkcie. SPCE-COLON2 a SPCE-ESO2 mal väčšiu zorný uhol ako SPCE-SB2 a boli schopní detekovať podstatne viac tlačidiel, ako naposledy menované počas 10 minút, čo bolo hlavným dôvodom pre zvýšenú schopnosť nájsť lézie. Okrem toho SPCE-COLON2 a SPCE-ESO2, čo môže trvať aj niekoľko snímok počas jednej sekundy, dokázali priblížiť bližšie k tlačidlám než SPCE-SB2.

Použitím prasacej žalúdočné modelu sme preukázali, že najvhodnejšie pre CE SPCE bol PillCamESO2. Vzhľadom k tomu, video získané z SPCE-ESO2 sa objavil v kontinuálnym spôsobom, manévrovanie zariadenia a blíži tlačidlá vnútri modelu bolo jednoduché cez bezdrôtové ovládanie z vonkajšej strany žalúdka modelu. Avšak sme neočakávali, že SPCE-COLON2 by bolo nižšie ako SPCE-ESO2. Vzhľadom k tomu, PillCamCOLON2 je určený pre sledovanie hrubého čreva, jeho merná hmotnosť je nižšia, a zariadenie je viac ako plávajúce PillCamESO2 [14]. Preto je PillCamCOLON2 tendenciu smerovali hore, skôr než smerom dole vo vode. Okrem toho SPCE-COLON2 neodošle všetkých urobených snímok do monitorovacieho systému v reálnom čase, zatiaľ čo SPCE-ESO2 mohol poslať všetky snímky urobené pri 18 fps. Okrem toho je rýchlosť snímania v SPCE-COLON2 nie je konštantná vzhľadom k AFR. Tieto faktory sa odrazili v rôznych SPCE výkonných skóre získaných v našich experimentoch. Čím vyššia rýchlosť zachytávania povolené jemné nastavenie, zatiaľ čo ovládanie SPCE. Inými slovami, skúšajúci bol schopný pohybovať SPCE presnejšie smerom k cieľu, priblížiť, a zastaviť v primeranej vzdialenosti.

Naše výsledky naznačujú, že SPCE-ESO2 by mohli byť použité na skríning a blízka ľudský žalúdok v čase kratšie ako 10 minút, čo je v obvyklej trvania žalúdočnej endoskopii postup a umožňuje dostatočnú skúškou pred PillCamESO2 dôjdu batérie. Avšak, SPCE-SB2, s nižší výkon v porovnaní s SPCE-ESO2, môže chýbať tieto lézie sa nachádzajú v hornej časti tela väčšie zakrivenie a klenby. Okrem toho sme zistili, že lézie v dutine zadnej steny, spodné teleso menšie zakrivenie, a hornú časť tela v zadnej steny sú ľahko odhaliť pomocou SPCE. SPCE mohol ľahko prístup v blízkosti zadnej steny, keď sa magnetické pole oslabená. Pozorovanie klenby sa zdalo, že je ťažké, pretože SPCE, ktorá musí byť manévrovať na veľké záhyby okolo klenby, kde vzduch má tendenciu sa hromadiť. To je dôležité identifikovať tieto možné slepé miesta pred klinickú aplikáciu. Avšak, v reálnom žalúdočné lézie nemožno porovnávať s tlačidlami v modeli žalúdku použitých v tejto štúdii. Preto musíme efektívnejšie vyhodnotiť postupnosť pozorovaní prevedením ďalšie pokusy pomocou žalúdočnej model. Rey a kol. oznámila výsledky klinickej štúdie s použitím magneticky sprievodcom Kapsule Endoskopia (MGCE), ktoré bolo kapsule endoskop ovládateľný z vonkajšej strany tela vyvinuté samy o sebe, ale to nebol vyšetrenie porovnanie schopnosti MGCE [15, 16]. Z našich výsledkov pre klinickú aplikáciu, sa má za to, že riaditeľný CE s funkciami, ako je SPCE-ESO2 je vhodný.

Naša štúdia má niekoľko obmedzení. Model žalúdka v tejto štúdii nie je rovnaké ako živá ľudskom žalúdku s peristaltickým pohyb a sekréciu žalúdočnej sliznice. Tiež, prasa žalúdočnej sliznice modelu postráda prietok krvi, a je belšie než žalúdočnej sliznice živého človeka. Okrem toho štyri skúšajúci poznal polohu farebných tlačidiel v žalúdku modelu, a to môže byť tiež detekciu farebných tlačidiel v žalúdku modeli jednoduchšie. Sme však objektívne v porovnaní tri typy SPCE a preukázaná prvýkrát, že SPCE mohli pozorovať všetky oblasti žalúdka. Vzhľadom k tomu, šitie farebných tlačidiel na žalúdku in vivo nie je praktické, sme sa rozhodli použiť vyrezaný prasacej žalúdok. Ukázali sme, že SPCE-ESO2 by mohol byť použitý na skúmanie celý vnútorný povrch vyrezaný prasačieho žalúdka. Budúce štúdie v živom ľudskom žalúdku sú nevyhnutné.

Závery

V tejto štúdii sme preukázali, že schopnosť nájsť lézií a je podrobne prehliadnuť závisí od uhla pohľadu CE a rámom rýchlosť snímok, resp. Tieto výsledky by mohli nám umožňujú riešiť ďalšie problémy, ako je napríklad SPCE ovládanie CE zvonku tela podľa ľubovôle, nájdenie lézie, a skúma sa v detaile. SPCE-ESO2 môže byť najschodnejšia v klinickej praxi. Budúce pokusy používajúce SPCE-ESO2 v ľudskom tele sú oprávnené.

Navyše, naše výsledky sú považované za univerzálne pre rozvoj CE, ktoré je ovládateľné z vonkajšej strany tela a umožňuje v reálnom čase pozorovania vrátane SPCE.

Podporné informácie
S1 Video. Self-pohon kapsule endoskop je regulovateľný v trojrozmernom smere, ak vo vode
doi :. 10,1371 /journal.pone.0139878.s001
(ZIP)
S2 Video. Pohľad na SPCE-SB2
doi :. 10,1371 /journal.pone.0139878.s002
(ZIP)
S3 Video. Pohľad na SPCE-ESO2
doi :. 10,1371 /journal.pone.0139878.s003
(ZIP)
S4 Video. Pohľad na SPCE-COLON2
doi :. 10,1371 /journal.pone.0139878.s004
(ZIP)

Poďakovanie

Členovia tímu "Morská panna" sú Kazuhiro Ota, Sadaharu Nouda, Toshihisa Takeuchi, Munetaka Iguchi, Yuichi Kojima, Takanori Kuramoto, Takuya Inoue, Yasunori Shinde, Kenshiro Uesugi, Yoshiaki Fujita, Hironori Nishihara, Naotaka Ohtsuka a Kazuhide Higuchi.

• Ploche ONE: H. pylori séropozitivity pred dosiahnutím veku 40 a následným rizikom vzniku rakoviny žalúdka :? Záblesk ozajstného vzťahu
• Ploche ONE: Živiny diferenčné Regulovať Nucleobindin-2 /Nesfatin-1 in vitro kultivované žalúdka Ghrelinoma (MGN3-1 bunky) a in vivo u samcov Mice