体内评估用于结肠镜检查出血检测的软性光学传感器

为何监测隐匿出血很重要

结肠镜检查已成为发现并去除早期结直肠癌及其他肠道问题的常规检测手段。然而，这一救命的工具在极少数情况下也可能导致出血或肠壁小撕裂。由于摄像头只能看到镜头前方的视野，刚好在镜头后方开始的出血可能在很长一段时间内被漏检。本研究探讨了一种柔软的光学传感器，该传感器可套在标准结肠镜上，并持续监测周围流体以发现血液迹象，力求在不降低医生操作速度的情况下提升检查的安全性。

适用于常规检查的温和附加装置

研究人员设计了一种薄且柔性的套筒，可套在结肠镜镜头后方。该套筒内嵌微小的光导，发出绿色和红外光，横跨一个狭窄通道，不断采样来自结肠内部的液体。在正常情况下，两种颜色的光通过通道时仅有微小损失。当血液混入液体时，绿色光被强烈吸收，而红外光受影响较小。通过比较两种光强的下降幅度，系统可以判断传感器检测到的是血液，而非普通消化液或短暂的机械干扰。

在活体组织中检验传感器

早期工作已证明该传感器能在体外牛结肠标本中检测到人工血液混合物。在这项新研究中，团队通过在活体猪身上测试设备，向实际应用又迈进了一步，因为猪的肠道与人类相似。两位经验丰富的内镜医师在两头猪身上反复进行了结肠镜检查。每次试验先进行不带设备的标准检查，随后是套上袖套但不引发出血的检查，最后是故意在结肠内制造出血的检查。医生将镜体从直肠导航到远端结肠的设定地点，同时传感器持续吸入液体，其电子设备实时追踪光信号。

在不拖慢医生节奏的情况下识别血液的能力

在十次有出血的操作中，传感器每次均正确检测到血液，灵敏度为100%。总体准确率为92%，精确度为83%，特异性为87%，意味着误报相对少见。有两次假阳性发生在小团状粪便和粘液进入传感器时，短暂地模拟出血的光学效应；作者建议在流体入口处加装简单过滤器可减少此类问题。对患者和临床医生而言重要的是，额外的袖套并未显著改变将结肠镜引导至目标位置所需的时间。带设备与不带设备的导航时间非常接近，统计检验未发现有意义的差异。

手术室内的工作负荷、安全性与稳健性

除了速度外，团队还评估了附加硬件是否会令内镜医师感觉操作更费力或更具风险。使用标准问卷NASA TLX，医生在有无传感器的运行后对心理负荷、体力负担、时间压力、挫败感及自我表现感进行评分。总体工作负荷评分接近，置换检验显示无显著差异，表明该设备可在不增加用户负担的情况下整合进流程。在数小时反复的结肠镜检查过程中，研究人员检查了猪的结肠是否出现意外撕裂或出血，未发现与传感器相关的损伤。袖套、光导和连接管在整个过程中保持到位且功能正常，尽管偶有粘液堵塞，但通过冲洗很容易清除。

从动物试验迈向更安全的人体检查

综合来看，研究结果表明，可将一种柔性光学袖套附加到标准结肠镜上，以检测摄像头视野之外的出血，而不会拖慢导航速度或在活体动物模型中明显增加医生的工作量。作者认为这是迈向人体试验的重要一步，同时指出仍需更大规模的研究、在入口处增加过滤以减少误报，以及使用医学级材料进行改进。如果这些后续工作成功，未来的结肠镜检查可能悄然获得一套“隐形的、实时的血液探测器”，帮助医生更早发现并发症，从而使这一广泛使用的癌症筛查更为安全。

引用: Gerald, A., Palkawong-Na-Ayuddhaya, K., Bono, V.D. et al. In vivo evaluation of a soft optical sensor for bleeding detection in colonoscopy. Sci Rep 16, 13671 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43768-2

关键词: 结肠镜检查, 出血检测, 光学传感器, 微流控装置, 结直肠癌筛查