Plos ONE: Kakšne vrste kapsule endoskopa je primerna za krmiljenim lastni pogon kapsule endoskopa? Eksperimentalna študija Uporaba prašičjo Želodec Model za klinično uporabo (z Videos)

Povzetek

Ozadje

Bili smo v razvoju v lastni pogon Capsule endoskopa (SPCE), ki omogoča vodljivost od zunaj opazovanju telesa in v realnem času. Kakšno kapsule endoskopa (CE) je primerna za nadzorovano SPCE je nejasen in zelo kritična točka za klinično uporabo. Primerjali smo opazovanje sposobnosti treh vrst SPCEs z različnih zornih kotov in hitrost slikanja.

Metode

gumbi Enajst so sešili v izrezanega prašičev želodec. Štirje ocenjevalci imela SPCE uporabo PillCamSB2, -ESO2 in -COLON2 (Glede Imaging Ltd., Izrael), za 10 minut vsak s ciljem odkrivanja čim več gumbov in jih kar se da natančno preučil kot je mogoče. Sposobnost, da bi našli lezije je bil ocenjen na osnovi števila odkritih gumbov. dosegla SPCE-performance (SPS) je bila uporabljena za ocenjevanje sposobnosti, da preuči lezij podrobno.

Rezultati

SPCE-ESO2, -COLON2 in -SB2 zaznali 11 [interkvartilni razpon (IQR): 0] 10,5 (IQR, 0.5) in 8 (IQR, 1.0) gumbi oz. SPCE-ESO2 in -COLON2 imeli bistveno boljše sposobnosti za odkrivanje lezij kot -SB2 (p < 0,05). SPCE-ESO2, -COLON2 in -SB2 imeli bistveno različne vrednosti SEP 22 (IQR, 0), 16,5 (IQR, 1.5), in 14 (IQR, 1.0) oziroma (p < 0,05 za vse primerjave; SPCE -SB2 vs. -ESO2, -SB2 primerjavi -COLON2 in -ESO2 vs -COLON2).

Sklepi

PillCamESO2 je najbolj primeren v različnih treh IE za SPCE za obravnavo spremembe na Podatek želodca

Navedba. Ota K, Nouda s, Takeuchi T Iguchi M, Kojima Y Kuramoto T et al. (2015) Kakšne vrste kapsule endoskopa je primerna za krmiljenim lastni pogon kapsule endoskopa? Eksperimentalna študija Uporaba prašičjo Želodec Model za klinično uporabo (z Video). PLoS ONE 10 (10): e0139878. doi: 10,1371 /journal.pone.0139878

Urednik: Leontios Hadjileontiadis, Aristotelova univerza v Solunu v Grčiji

Prejeto: 3. marec 2015; Sprejeto: 7. september 2015; Objavljeno: 8. oktober 2015

Copyright: © 2015 Ota et al. To je prost dostop članek razširja pod pogoji Creative Commons Attribution License, ki omogoča neomejeno uporabo, distribucijo in razmnoževanje v katerem koli mediju, pod pogojem, da prvotni avtor in vir knjižijo

Razpoložljivost podatkov: Vsi pomembni podatki so v papir in njene dodatne informacije datotek

financiranje:. avtorji ni prejela posebnih sredstev za to delo. Mu doo zagotovila podporo v obliki plač avtorjem KU, YF, N in NO, vendar ni imel nobene dodatne vloge pri oblikovanju študije, zbiranje podatkov in analizo, odločitev za objavo, ali pripravo rokopisa. Posebne vloge teh avtorjev zglobni v poglavju "prispevki avtorski"

Konkurenčni interesi:. Kenshiro Uesugi, Yoshiaki Fujito, Hironori Nishihara in Naotake Otsuka so zaposleni Mu Ltd. Ni patenti, izdelki v razvoju ali tržijo proizvode za prijavo. To ne spremeni pripadnost avtorjev vseh PLoS ONE politike o izmenjavi podatkov in materialov.

Uvod

Kapsula endoskopija je minimalno invaziven postopek pregleda, ki omogoča opazovanje prebavni trakt. Kapsula endoskop (CE) premakne v prebavnem traktu, ki ga črevesno peristaltiko in slike, da pridobi se izkazujejo preko brezžične komunikacije [1]. Čeprav je bila kapsula endoskopija uporabili za oceno tankega črevesa, požiralnika in debelega črevesa, ki so enostavne podolgovata valjasta organov, ni bil uporabljen v želodcu [1-6]. Kot želodec obsega velik prostor s kompleksno obliko vreče, ni mogoče upoštevati celoten želodec s samo črevesja peristaltiko. Poleg tega kapsule endoskopije, CE ni mogoče vzdrževati na želenem položaju, in v nasprotju z običajnimi cevna endoskopije, preučevalec ni mogoče opazovati lezije iz katerega koli želeni smeri [7]. Ena od rešitev je, da se pripeti funkcije za nadzor od zunaj telesa in omogočiti opazovanje v realnem času do znaka.

razvili lastni pogon Kapsula endoskop (SPCE), CE z omenjeno funkcij. Prej smo dosegli nadzor nad SPCE v želodcu živega psa [8] in varno manevrirati napravo v želodcu dnevna človekovega, tanko črevo in debelega črevesa [9].

Za praktično uporabo načela SPCE, njegovo odkrivanje sposobnosti morajo biti objektivno oceniti. CE funkcij, da se omogoči nadzorovanja od zunaj telesa in opazovanje v realnem času so razvili na več institucij [6, 8 in 9]. Vendar pa ni objektivno poročilo o sposobnosti za odkrivanje takšnih naprav. Čeprav smo uspešno izdelali SPCE z dodajanjem posebno fin, da je trenutno na voljo IE na požiralniku, tankem črevesu in debelega črevesa, vsak z različnimi koti gledanja in hitrost slikanja, najbolj primerna oznaka za SPCE ostaja nejasno.

v ta namen smo poskušali oceniti razlike v odkrivanju sposobnosti in zmogljivosti med tremi vrstami SPCE, katerih fin je bila pritrjena na PillCamSB2, PillCamESO2 ali PillCamCOLON2, v presejalni test v želodcu. S primerjavo funkcij vsake vrste SPCE, smo skušali pojasniti prednosti posamezne funkcije in njegovo izvedljivost v klinični praksi za reševanje kritičnih problemov za morebitne IE, ki krmilijo zunaj telesa, pri opazovanju v realnem času, vključno z razvojem SPCE.

Material in metode

Vožnja sistem za SPCE z uporabo magnetnega polja (New MiniMermaid sistem)

smo že poročali o pogonskega sistema za SPCE prek uporaba magnetnega polja, in sicer sistem Ryukoku-Osaka [8]. V tej raziskavi smo uporabili dodatno spremenjeni sistem, znan kot sistem New MiniMermaid (S1 Video).

SPCE je bila zgrajena s priključitvijo namenskega plavut izdelana iz silicijevega smole z mikro-magnet za obstoječo CE. Dolžina plavuti bila 19 mm (slika 1). Ko je mikro magnet namesti v izmenično magnetno polje, da vibrira. Kot vibracij prenaša na fin, se pretvori v pogonske sile, če v vodi. Zato je treba zagotoviti vodo v želodcu za nadzor SPCE. Poleg tega bi tridimenzionalni nadzor SPCE mogoče doseči s prilagoditvijo magnetno polje. V naših poskusih, izpraševalec imela SPCE z namenskim krmilnikom, medtem ko opazuje s pomočjo sistema v realnem času spremljanja (hiter dostop; Glede Imaging Ltd., Izrael). (Slika 2) [8]

SPCE

tri vrste CE, ki se uporabljajo v tej študiji so komercialno na voljo v več državah: PillCamSB2, PillCamESO2 in PillCamCOLON2 (Glede Imaging Ltd., Izrael) [10-12]. Glavni specifikacije vsakega CE so prikazani v tabeli 1. PillCamSB2, ki se uporablja za tankem črevesu, ima eno glavo in zajema slike na dveh slik na sekundo (fps) pri zornim kotom 156 °. PillCamESO2, se običajno uporabljajo za požiralnika, ima dvojne glave, ki zajem slike pri 18 sličicah na sekundo vsakega in zagotavljajo dodatno širok vidni kot 169 °. PillCamCOLON2 za debelo črevo ima tudi dvojne glave s prilagodljivo stopnjo okvirja (AFR) in vidnim kotom 172 ° [10-12]. AFR omogoča PillCamCOLON2 za zajem slike pri 18 sličic na sekundo v načinu gibanja in dveh slik v skoraj stacionarnem načinu [13]. PillCamCOLON2 plovci lažje kot PillCamSB2 in PillCamESO2 zaradi njegove manjše specifične teže [14]. Za dvosmerno CE-t.j.. Je PillCamESO2 in PillCamCOLON2-the je bila uporabljena kamera ene glave za ta poskus, medtem ko je druga glava je pritrjena na plavuti in se ne uporabljajo za zajemanje slike (slika 1A). V tej študiji so trije SPCEs pritrjena na PillCamSB2, PillCamESO2 in PillCamCOLON2 bili imenovani kot SPCE-SB2, SPCE-ESO2 in SPCE-COLON2 oz.

Želodec Model

želodec model je bil ustvarjen iz izrezanega prašičev želodec. Enajst različne barvne gumbe bila prišita na sluznico strani trebuha (slika 3). Vsak gumb je barva je jasno razlikuje od barve sluznico prašičjega želodca brez krvnega pretoka. V človeškem želodcu, kvantitativno vrednotenje je pogosto težko, saj je ni mogoče šivati ​​gumbe kot znamenitosti. Model želodec je bil določen v škatli-stirola penasta, da je ročno vrtenje, ker je bolnik lahko spremeni držo položaje v klinični praksi. Model želodec smo napolnili s 500 ml vode pred poskusom (slika 4). Izrezanega prašičji želodec dobimo z Osaka mesa orglarski Corporation (Osaka, Japonska), dva dni pred postopkom. Želodec smo pripravili kot je opisano zgoraj dan pred posegom.

Vrednotenje

štirje ocenjevalci (KO, TK MI in KU) sodelovale v poskusu. Štiri ocenjevalci vedel položaje barvnih gumbov v modelu želodca vnaprej. Vsak član izpitne komisije je imela SPCE v modelu želodca za 10 minut, skuša zaznati in se natančno pregleda čim več gumbov, kot je mogoče. Model želodec vrtimo, kot na ukaz preizkuševalca. Prvič, model želodec je bila dana leže in nato zavrteti proti levi bočni preležanin položaju, v ležečem položaju, in končno, desni bočni položaj preležanin. Razlog za spremembo položaja bilo zmanjšati količino vode, ki teče iz želodca v dvanajsternik. Pri pregledu je bila izvedena desetkrat pomočjo SPCE-SB2 (KO: 3 krat, TK: 3 krat, MI: 2-krat, KU: 2-krat) in SPCE-COLON2 (KO: 3-krat, TK: 3-krat, MI: 2 krat, KU: 2-krat). Vendar pa je za SPCE-ESO2 je bil test opravljen le devetkrat, ker je baterija PillCamESO2 popolnoma prazna v času pregleda (KO: 3-krat, TK: 2-krat, MI: 2-krat, ku: 2 krat).

oblikovala smo dva parametra za oceno odkrivanja sposobnosti za SPCEs. Prvič je bil uporabljen število odkritih gumbov za oceno njihove sposobnosti, da bi našli poškodb. Po drugi strani je bila ocena SPCE-performance izračuna tako, da oceni možnost, da preuči te poškodbe podrobno. Končni rezultat je bil opredeljen kot vsota točk, danih vsak gumb, kot sledi: 2 točki so imeli, če bi se gumb približal in pozorno spremljati; 1 točka je bila namenjena, če gumb prišel v pogled, vendar jih ni bilo mogoče tesno približal; in nobenih točk je bila dana, če gumb ni bilo mogoče zaznati (slika 5). Največje število gumbov je bilo 11, in da se od rezultata v SPCE zmogljivih je 22 točk.

Poskus vsakega SPCE so razporejene več kot mesec dni, in izpraševalec doživel preizkus vsakega SPCE potem, ko so vadili večkrat s SPCE-SB2 v prvem poskusu. Tako so izboljšanje delovanja na eksperimentator SPCE, ki prekrivajo več poskusov, ki niso upoštevali.

Statistična analiza

Pomembne razlike med pomočjo podatkov, ki so dveh različnih testnih skupinah so ocenil Mann -Whitney U
-test. A p-vrednost < 0,05 smo imeli za signifikanten, in vsi testi so bili dvostranski. Podatki so izraženi kot povprečje ± standardno odstopanje. Vse statistične analize smo izvedli s pomočjo PASW Statistics 18 za operacijski sistem Windows (SPSS Japonska, Tokyo).

Rezultati

Mediana število gumbov odkritih v 10 minutah je bilo 11 za SPCE-ESO2 [interkvartilni območju (IQR): 0], 10,5 (0,5) za SPCE-COLON2 in 8 (1,0) za SPCE-SB2. SPCE-ESO2 in SPCE-COLON2 imeli bistveno boljše sposobnosti za odkrivanje poškodb, kot jih SPCE-SB2 (p < 0,05). Ni bilo bistvene razlike v sposobnosti za odkrivanje poškodb med SPCE-COLON2 in SPCE-ESO2. Izpraševalec je zmožen odkriti vse gumbe v vsakem pregledu z SPCE-ESO2 (slika 6).

mediana dosegla SPCE-performance je bil 22 (0) za SPCE-ESO2, 16,5 (1,5) za SPCE -COLON2 in 14 (1,0) za SPCE-SB2. So bile razlike med tremi vrstami SPCE (p < 0,05 za vse primerjave: SPCE-SB2 primerjavi SPCE-ESO2, SPCE-SB2 primerjavi SPCE-COLON2 in SPCE-ESO2 primerjavi SPCE-COLON2) (slika 7).

v 10 pregledih, opravljenih z SPCE-SB2, odkrivanje gumbe, ki se nahajajo v zgornjem delu telesa za večje ukrivljenosti in fornix je precej težko. SPCE-SB2 lahko zazna gumb na fornix v samo dveh pregledih in je ta v večji ukrivljenosti zgornjega dela telesa v treh izpitov. Vendar pa je bilo odkritje gumbov, ki se nahajajo v antruma od zadnje stene (10/10 izpiti), pri čemer spodnji del telesa manjšega ukrivljenosti (9/10), in zgornjega dela telesa z zadnjo steno (9/10) skoraj vedno mogoče.

v osmih od devetih opravljenih opazovanj z SPCE-ESO2, se lahko upoštevajo vsi gumbi podrobno. Čas, potreben za SPCE-ESO2 upoštevati vse gumbe podrobno je bila 468 ± 74 s (7,8 ± 1,2 min).

dosegla SPCE-uspešnost SPCE-SB2 je bila nizka, 14 (tabela 2 ). Od treh vrst SPCE, je SPCE-ESO2 najbolj učinkovito pri odkrivanju lezij in jih pozorno vrednotenje (S2-S4 Videos).

Pogovor

Ta študija je opredelila specifikacije CE, ki so vplivale se SPCE funkcije. SPCE-COLON2 in SPCE-ESO2 imeli večji zorni kot kot v SPCE-SB2, in so sposobni zaznati bistveno več gumbov kot slednjem v 10 minutah, kar je bil glavni razlog za okrepljeno sposobnost bi našli poškodb. Poleg tega SPCE-COLON2 in SPCE-ESO2, ki lahko traja več slik na sekundo, so bili sposobni približati bližje gumbov kot na SPCE-SB2.

Z uporabo prašičji modela želodec, smo dokazali, da najbolj primerna oznaka za SPCE je PillCamESO2. Ker video pridobljen iz SPCE-ESO2 pojavil na kontinuiran način, manevriranje napravo in približuje gumbe znotraj modela so bili preko brezžične nadzor od zunaj modela želodca enostavno. Vendar pa ni pričakovati, da bi bila SPCE-COLON2 slabša od SPCE-ESO2. Ker je PillCamCOLON2 namenjen za opazovanje debelega črevesa, njegova specifična teža je manjša, in naprava je bolj živahno kot PillCamESO2 [14]. Zato je PillCamCOLON2 teži navzgor namesto navzdol obraz v vodi. Poleg tega SPCE-COLON2 ne pošlje vseh posnetih slik z nadzornim sistemom v realnem času, ker bi lahko SPCE-ESO2 poslati vse slike, posnete na 18 fps. Poleg tega je hitrost zajemanje v SPCE-COLON2 ni konstantna zaradi AFR. Ti dejavniki so se odrazile v različnih ocen SPCE zmogljivih, pridobljenih v naših poskusih. Višja hitrost zajemanje omogočeno fine nastavitve, medtem ko nadzor SPCE. Z drugimi besedami, lahko premaknete SPCE bolj natančno proti cilju, se ji približati, in ustavi na primerni razdalji izpraševalec.

Naši rezultati kažejo, da bi se SPCE-ESO2 uporabljajo za pregled in se natančno pregleda človeški želodec v manj kot 10 minutah, kar je v okviru običajnega trajanja želodčne postopka endoskopijo in omogoča zadostno pregleda pred PillCamESO2 zmanjka baterije. Vendar pa je SPCE-SB2, s slabšo uspešnost v primerjavi s SPCE-ESO2, morda pogrešam tiste poškodbe, ki se nahajajo v zgornjem delu telesa za večje ukrivljenosti in fornix. Poleg tega smo ugotovili, da so bile poškodbe v antruma na zadnjo steno nižji telo manjši ukrivljenosti in zgornji del telesa na zadnjo steno lahko zazna s pomočjo SPCE. SPCE zlahka približajo blizu zadnjo steno, ko je bila oslabljena magnetno polje. Opazovanje fornix zdelo, da je težko, ker na SPCE potrebno manevrirati prek velikih gub okoli fornix, kjer zrak kopiči. Pomembno je prepoznati te možne slepe mesta pred klinično uporabo. Kljub temu, real želodčne poškodbe ni mogoče primerjati z gumbi v modelu želodca, ki se uporablja v tej študiji. Zato se moramo bolj učinkovito ocenila zaporedje opazovanja z izvajanjem nadaljnje eksperimente z uporabo modela želodca. Rey et al. poročalo o rezultatih kliničnega preskušanja, ki uporabljajo magnetno voden kapsule endoskopskih (MGCE), kar je bila kapsula endoskop operatable od zunaj telesa, ki jih sami razvil, vendar to ni bil pregled primerjava sposobnosti MGCE [15, 16]. Iz naših rezultatov, za klinično uporabo, se šteje, da je obvladljiv CE s funkcijami, kot so SPCE-ESO2 primerna.

Naša raziskava ima nekaj omejitev. Model želodca v tej študiji ni enak kot žive človeški želodec s peristaltično gibanje in izločanje želodčne sluz. Prav tako je prašič želodec modela sluznica nima pretok krvi in ​​je bolj bel od želodčne sluznice živega človeka. Poleg tega so štirje ocenjevalci vedel položaj barvnih gumbov v modelu želodca in to bi lahko odkritje barvnih gumbov v modelu želodca lažje. Vendar smo objektivno primerjali tri vrste SPCE dokazano prvič, da bi SPCE opazovali vsa področja trebuha. Ker šivanje barvne gumbe in vivo želodcu ni praktično, smo se odločili za uporabo izrezanega prašičji želodec. Pokazali smo, da je mogoče SPCE-ESO2 uporablja za preverjanje celotno notranjo površino izrezan prašičjim želodcu. Nadaljnje študije v živo človeški želodec so potrebni.

Sklepi

V tej študiji smo dokazali, da je možnost, da bi našli poškodb in jih podrobno preučiti odvisna od kota CE sliko in okvirjem stopnja slik oz. Ti rezultati bi nam omogočajo, da reševanje drugih problemov SPCE, kot so nadzor CE zunaj telesa po svoji volji, iskanju lezije, in jo preučuje podrobnosti. SPCE-ESO2 morda najbolj izvedljiva v klinični praksi. Prihodnje poskuse uporabljajo SPCE-ESO2 v človeškem telesu upravičena.

Poleg tega so naši rezultati štejejo za univerzalno za razvoj znaka, ki krmilijo zunaj telesa in omogoča opazovanje v realnem času vključno SPCE.

Podpora Informacije
S1 Video. self-poganjanje kapsula endoskop krmiliti v tridimenzionalnih smeri, če v vodi
doi:. 10,1371 /journal.pone.0139878.s001
(ZIP)
S2 Video. Pogled na SPCE-SB2
doi:. 10,1371 /journal.pone.0139878.s002
(ZIP)
S3 Video. Pogled na SPCE-ESO2
doi:. 10,1371 /journal.pone.0139878.s003
(ZIP)
S4 Video. Pogled na SPCE-COLON2
doi:. 10,1371 /journal.pone.0139878.s004
(ZIP)

Priznanja

Člani "Team morska deklica" so Kazuhiro Ota, Sadaharu Nouda, Toshihisa Takeuchi, Munetaka Iguchi, Yuichi Kojima, Takanori Kuramoto, Takuya Inoue, Yasunori Shindo, Kenshiro Uesugi, Yoshiaki Fujito, Hironori Nishihara, Naotake Otsuka in Kazuhide Higuchi.

• Plos ONE: H. pylori seropozitivnosti preden dobi 40 in posledično tveganje za raka na želodcu:? Vpogled v pravi odnos
• Plos ONE: Hranila različno urediti Nucleobindin-2 /Nesfatin-1 in vitro v kulturi želodcu Ghrelinoma (MGN3-1) celice in in vivo na samcih miši