新．科技防癌美學 – Pentax SAFE-3000 自體螢光支氣管鏡

時間拉回到去年九月的韓國首爾的世界肺癌大會，諾大的Exhibition，除了滿滿的poster外，就是廠商區的promotion。這兒不是台北電腦展或是車展，沒有熱舞的show girl(即使有，在學術氣息充斥的場上也格格不入吧)，但是只要是人群聚集的地方，就是科技和學術之所在。在胸腔科的武器，氣管-支氣管鏡，當然也是廠商參展的大宗。

1967年後，隨著日本池田等人研製的光纖支氣管鏡(或稱為軟式支氣管鏡)應用到臨床，我們終於可以用比較簡單的方式，不須要全身麻醉就可以直視氣管內的構造。它可以探查是否有構造上的問題，是否有腫瘤的生長。同時，一些檢查步驟，如經支氣管鏡肺切片（TBLB），支氣管肺泡灌洗（BAL）技術及各種介入性治療工具的出現，支氣管鏡檢查術在臨床上的應用又得到了進一步的普及和提高。近年來，隨著電子零件的縮小化，攝影機也可以做到支氣管鏡中，使得電子式的支氣管鏡逐步在取代光纖支氣管鏡。也因此開發了螢光支氣管鏡的製作。目前，支氣管鏡不僅可被用於診斷和治療氣管支氣管內病變，甚至可以幫助支氣管肺癌的分期，指導治療。


內視鏡，不只是氣管-支氣管鏡，幾乎都是日本廠商的天下，不論是Olympus、Pantex或是Fujinon，清一色都是日本的光學儀器公司所生產。Olympus在最新的機器上，追上了影音界最夯的HDMI界面及FULL HD的輸出能力。Fujinon甚至搭載了他們公司引以為傲的super CCD系統，強調寬廣的動態範圍。其所伴隨的附加檢查設備，如支氣管內超音波(EBUS)、Narrow band image(NBI)及現在所提的自體螢光系統，如果是內建，則一律是這些廠家的外快。而外加，則只有外加在一般所謂的"fiber bronchoscope"，即光纖支氣管鏡上，受限於光纖支氣管鏡先天上的能力，影像無法再度升級，在這全數位化的時代，嚴然成了技術上的落差。


在同時，美國胸腔學院，在2007年9月份雜誌的 SUPPLEMENT 中，專章清楚的回顧了當時世界上所上巿及研究過的自體螢光支氣管鏡(包括了Onco-LIFE，Storz D-light，Pentax SAFE 1000，Pentax SAFE-3000，Wolf system)，並清楚的提出自體螢光支氣管鏡使用的時機。自此，自體螢光支氣管鏡已不再是研究團隊的祕密武器，而是給予普羅大眾，對於癌症的早期發現、早期治癒的一個希望。

▼2005年即上巿的Pentax SAFE-3000系統，不再是外加在光纖支氣管鏡之上的設備，擁有超越傳統外加設備的穩定度和先進功能。


就產品的定位來看，Pantex的SAFE-3000系統的誕生，是為胸腔醫學界提供了一個total solution。從光源、scope到影像處理，一整個完整的架構，使用者不用再考慮要操作時要附加什麼，接下來要調主機還是調螢光；甚至是，出狀況時要找那一家維修等等的問題。
由於是total solution，整組產品的報價超過剛上市的Jaguar XF 4.2 SV8(其實小弟比較想要Jaguar.....誤)。今年，全台只進了"兩"部的稀有身份，更讓Pentax SAFE-3000魅力再添幾分！




§§ 外觀篇：

▼由於是公家機關的採購，到手時已經經過了工務、政風、會計等科室檢查過，也已經完成組裝，全部all in one，塞在一個車架之上，送到我們的氣管鏡室來(右側旁邊的是舊款Pentax的video bronchoscopy 設備，在地上的是剛到的氣管鏡保存手提箱)。

▲坦白說第一眼看到這一個"合體機器人"，其實是有點失望的。不像是超音波或是呼吸器的all in one，從頭到尾都系出同門，氣管鏡的設備卻常常是主機是O家，螢幕是$家，印像機又是M家，然後再外加個P家的DVD錄放影機。最後全部丟到台製的車架上大玩疊疊樂。不僅照片看起來沒有科技感，實際產品也俐落不起來。其實，不只台灣是這樣，日本和歐洲也常見如此的土炮做法(無言)。

▼近拍細看SAFE-3000才是最有感覺的，碩大的機殼包裹了27公斤重的機件，在幾何切面的處理之下，大大的減少了它的笨重感，面版的排列也是一派俐落。

▲簡單、大型、明確的按鍵和燈號設計，在設定好了之後，可以直覺的按壓所須功能，不會出現讓人在執行檢查、忙碌之時還一個個的找尋功能按鍵在那兒的窘境。左側有四個像是"腳"的stand，並不是可以讓你把機器"站"起來放，是因為主要散熱風扇在這一區，要預留空氣流通的空間。旁邊一堆的散熱開口的裡面，就是一隻400W的Xenon燈泡，壽命只有區區的200小時。看來，以後又常常要編經費買燈泡了。

▼這是power的按鍵，簡單明了的設計，放在明顯而且不會和其他按鍵誤觸的位置(其實可能只是配合機體內的空間規劃而已)。


▼相對於電源的另一側，是雷射的鎖定開關。而且還是用鑰匙來鎖定，可以預防不當、未領有執照的違規使用。


▼氣管鏡接頭卡榫，水平為open，方便下壓鎖上氣管鏡接頭之用，也屬一個省力的設計。


▼其實，接頭卡榫內部都是訊號接點，呈圓形排列，真正的光源出口則是位於下方的圓孔。接環上的凹槽，除了提供卡榫的功能外，在某一部分也是個防呆設計。全金屬接環，保證了使用時的耐磨性，以及提供內部接點準確的定位。


▼主機的身份證，是一塊鑲嵌在機體後的金屬銘牌，在金屬上面刻印了機器的序號。在大陸黑心貨充斥的年代，MIJ 的註記相對的提供了品質上的保證。


▼在主機上方機殼上，有著CLASS 2 雷射的警告牌。這個藍光雷射的波長是408nm，最大輸出為40mW。雖然和大部份雷射的pointer 歸在同一CLASS，但是還是和CLASS 3M一樣，有附上鑰匙來鎖定。


▼氣管鏡本體。所有可以搭配SAFE-3000的氣管鏡中，只有這一支，型號 EB-1970AK 可以執行螢光檢查。其中的"19"表示其管末端的圓週長19mm。本來還有型號 EB-1570AK 可以選購，可惜台灣尚未引進。


▼"鏡"頭的部份，上下為光源，右側那個才是CCD攝影機。左側最大的圓為working channel，可以通過所須的器械。這支 EB-1970AK 的 working channel，大小為2.8mm。


▼氣管鏡接主機的部份，不同於O家的機器，將光源和影像部份分開兩部主機(曾被某教授嘰為拼裝貨)，接頭部份一體成型，接續一次到位，沒有多餘的步驟。


▼這是主機附加的鍵盤，用來設定、控制、微調、及輸入病患相關資料之用。鍵盤為簡潔的白色，也包含所謂的windows鍵，不過，其 F12 及 F11 是透過 ctrl 和 F1、F2 共用。介面為 USB。那天如果覺得不好打，或是壞了，也許拿一支MAC的鍵盤來接接看。


▼其他附屬品，最重要的就是這一個螢幕了。編號 LMD-1950MD的螢幕，是現今SONY Medical Grade等級中，僅次於Full HD 的螢幕了。區區19.1吋，1280x1024的解析度，光這一顆螢幕，國外牌價竟然超過4000美元。果然，人命是無價的，醫療是不能節能減炭的。


▼由於氣管鏡主機只的輸出只有 480i 的品質，所以只有顯示這樣的資訊。

▲根據原廠的資料，這顆螢幕雖然只有RGB接頭，相當於色差輸入，不過，它具有720P的顯示能力，相容於1080P的訊號，同時，支援1:1的顯示方式和高達10bit的色彩表現力(並沒有提供相當於NTSC的色域範圍給我們參考)。所以，當此影像大小超出它的顯示能力時，它可以縮放、或是以1:1顯示其中部份視野。

▼螢幕的開關在下方，剛開始用的時候，小弟我也著時找了好久，好久.............


▼和氣管鏡主機相同的，這顆螢幕也是 MIJ 的喔！！出廠年份是今年2月。


▼螢幕的變壓器為外接，大小約略比一個3.5吋外接硬碟大一號。翻到背面，赫然看到世界工廠，MIC，的標記。


▼同樣是SONY的彩色印像機。以RGB(色差)端子接入，可以儲存四張靜態影像，可合併成一張輸出。

▲雖然現在都是用影像傳輸系統，DICOM，在傳輸儲存醫療影像。但是當網路，local workstation 都掛掉的時候，還是得靠這種舊式的印表機來當備機，至少先把一部份影像印出來保存。

▼印表機專屬的遙控器。(果然是舊時代的產物，竟然沒有整合的方案)


▼白平衡用的套桶。雖然套影像處理設備，擁有自動光圈、自動對焦和自動白平衡，但是凡事總有萬一，萬一把紅紅的血變成綠綠的汁，豈不怪栽。





§§ 接緒篇：

▼這是主機的輸出，三組RGB(其中一個是BNC接頭，另兩個使用9-pin接頭)，一個Y/C 分離(即S-video)，一個composit，還有三個USB孔，和一個RS-232。右下的CONTROL是控制彩色印像機的。對了，還有一個DV接頭，負責數位訊號的輸出。


▼螢幕的接頭，輸入部份有RGB x3，composit x1，Y/C x1，DVI-D x1，D-SUB x1。輸出部份則有RGB x1，composit x1，Y/C x1。這一部螢幕沒有HDMI，另一部支援FULL HD的 LMD-2450MD 就有配備了，不過，直逼6000美金的高價，就........等下一次的預算吧！





§§ 操作測試篇：

測試，是不可能真的找個受測者，真的"捅"個支氣管鏡給大家看看的，只能接好，開機，拍照給大家看看。

▼第一步當然是把上述scope的接緒端接上主機。由於有光源輸出孔，以及接環上的防呆設計，不太可能接反，也不可能把不該接的scope種類接上去使用。由於是全金屬接頭，插入時金屬上髮絲紋的磨擦聲及手感非常的令人激賞。


▼接好後，將卡榫下壓到 lock 位置。在lock好之前，記得不要開電源喔。拆除時也一樣的，原廠建議不要在電源打開時插拔所有的週邊。


▼接下來是power on。SAFE-3000面板上的燈號，是我看過同型機器、甚至於是一般的醫療儀器中最美的。簡潔大方的燈號和按鍵設計，搭配上四色的燈光，相當的有時尚感。


▼在約三秒鍾的 self test之後，機器會開始warm up。包含300W的白光Xenon燈泡，以及雷射頭。此時FLUORESCENCE之下的READY燈會閃爍，表示雷射輸出功率當未穩定。(小弟剛好拍到的是閃爍期間不亮的時候)


▼約30秒左右，READY燈變成恆亮，此時就可以使用雷射來激發螢光了。
現在用的是白光，White Light(WL)，可以在旁邊的IMAGE 部份看到WL 的燈號是亮著的。


▼白色的強光，經光纖，從內視鏡的前端兩個光源點散發出來。


▼螢幕上可以看到此時scope 的鏡頭拍到的布單的影像。


▼好，我們切換到螢光模式。FLUORESCENCE 的READY燈，改成ON，而IMAGE 部份，改換成FL。面板上的紫色光線，是雷射經光纖打上去的。本來是408nm的藍色光，但是在相機的白平衡處理過後，變成了紫色的光。


▼此時，內視鏡前端的兩個光源點散發出來的也是紫色的光(拍照後)。


▼SAFE-3000最強悍的功能，是可以同時顯示白光和螢光影像，甚至利用影像技術，將兩個影像合併成HYBRIDE或稱為MIX的影像，提供醫師們更準確的辨識能力。


▼這即是示範雙重顯示的畫面。可以同時展現白光(左)和螢光(右)的影像。選取這個模式時，可以看到內視鏡前端的兩個光源點是交互顯現白光和藍色的螢光的。

▲在測試時期，氣管鏡的畫面相當穩定。相較於採購時試用過的外接攝影機式的系統，Pentax SAFE-3000一體成型的架構，在設計、製造之時就可以減少了彼此訊號的干擾，也減少了組件在檢查過程中，晃動時所出現的電子雜訊。


接下來，是兩張病患的測試照，應該不會太血腥才是：
(PS. 為了病患隱私，我也無法從照片中辨識出是誰了)。


▲這是一般的白光照片(不是孫燕姿的綠光喔...誤)，即所謂的White Light Bronchoscopy。可以看到氣管內紅紅的、正常的黏膜。在中央部份(綠色箭頭圍起)即是腫瘤組織，有沒有和週邊氣管格格不入的感覺呀？


▲在開啟螢光檢查後，可以看到正常黏膜部份顯現出正常的螢光，而腫瘤本身，因為非正常組織，黏膜下層的螢光完全顯現不出來。對照上白光的圖，即可認定為不正常組織。

我在這一個例子中，用的是個很明顯的腫瘤，一眼就可以發現不對，也可以稱為invasive tumor(侵入性腫瘤)。螢光支氣管鏡最大的用途是在希望在這些腫瘤"小時候"，混雜在正常黏膜上時就可以被"看"到(其實是"看不到")。自體螢光支氣管鏡在日本使用已經很久。所以，他們肺癌發現得早，5年存活率高達8成5；相對台灣的肺癌的五年存活率卻只有1成5左右。

以上兩張照片，都是直接從主機的USB介面，存取到的影像，連一些時間等等的附加資訊都還沒被加上去。圖檔的大小為720x488。剛好只有480i 的畫質。Pentax的這個SAFE系列，從 1000型發展到3000型，SAFE-3000憑著優秀的影像品質，讓這個步驟更為簡化、安全、清析及敏感。話說，這台儀器的設計是在2005年之前，雖然現今O家的產品，已經號稱可以直上FULL HD的解析度，但是對應到支氣管鏡的大小，1080P的輸出只是輸出的能力，而不是氣管鏡上的CCD拍攝的畫面大小可到1920x1080。Pentax其實應該讓主機也和3C的升級一般，在未來出廠的同型機上，加強影像處理和輸出的能力，比如說更換成更高畫數的CCD，以及數位訊號輸出的能力，甚至是改善我們所詬病的景深不足等問題。


綜觀國內醫院的氣管鏡檢查，SAFE-3000的高售價、非健保支付項目，在巿場上並不是相當的吃香，不過相對地，也能換來高效能、簡易控制及超越對手的優異性能。過往，Pentax的內視鏡系列在台灣，巿佔率一直不如O家，但仍自有一群忠實用戶。這回我們見證SAFE-3000在自體螢光支氣管鏡檢項上優異的性能，也看到了國外醫學雜誌對它實際應用上的期待。至於國內關心自我健康的人們是否會接受這樣侵入性的防癌篩檢，甚至是接受 "以自體螢光支氣管鏡來找氣管黏膜上的早期癌變，配合上低劑量螺旋電腦斷層（ LDCT ）來偵測肺泡區的微小陰影" 這樣的配套，而達到真正肺癌存活率的上升，就讓日後衛生統計數字來解答吧！

延伸閱讀：
1. 漫談螢光支氣管鏡原理：
2. 簡述肺癌的現況，及肺癌的篩檢
3. 螢光支氣管鏡的使用時機：
4. 自體螢光支氣管鏡--測試照流出
5. 談肺癌的篩檢和早期診斷
6. 自體螢光支氣管鏡檢查簡介