La invención de la endoscopia por fibra óptica1 hizo posible la visualización de todo el estómago, el intestino delgado superior y el colon. Los procedimientos utilizados para examinarlos (gastroscopia, endoscopia del intestino delgado y colonoscopia, respectivamente) causan molestias porque requieren la introducción de cables flexibles y relativamente anchos en el intestino; estos cables transportan luz mediante haces de fibra óptica, energía y señales de vídeo. La endoscopia del intestino delgado, en particular, se ve restringida por los problemas de incomodidad y las limitaciones de la distancia a la que pueden avanzar los enteroscopios en el intestino delgado. Existe una necesidad clínica de mejorar los métodos de examen del intestino delgado y el colon, especialmente en pacientes con hemorragias gastrointestinales recurrentes.

La invención del transistor hizo posible el diseño de cápsulas electrónicas de radiotelemetría ingeribles para el estudio de parámetros fisiológicos gastrointestinales. Estas cápsulas se presentaron por primera vez en la década de 1950 y se utilizaron para medir la temperatura2, la presión2,3 y el pH3,4. Hemos desarrollado y probado un nuevo tipo de cápsula endoscópica de videotelemetría que es lo suficientemente pequeña para ser ingerida (11×30 mm) y no tiene cables externos, haces de fibra óptica o cables. Al utilizar una lente de corta distancia focal, las imágenes se obtienen a medida que la ventana óptica de la cápsula barre la pared intestinal, sin necesidad de inflar el lumen intestinal con aire. La cápsula endoscópica es impulsada por el peristaltismo a través del tracto gastrointestinal y no requiere una fuerza de empuje para propulsarla a través del intestino.

Las imágenes de vídeo se transmiten mediante radiotelemetría de banda UHF a antenas pegadas al cuerpo que permiten la captura de imágenes, y la intensidad de la señal se utiliza para calcular la posición de la cápsula en el cuerpo (véase la información complementaria); las imágenes se almacenan en una grabadora portátil. Este sistema permite más de 5 horas de grabación continua. El paciente no necesita estar confinado en un entorno hospitalario durante el examen y es libre de continuar con su rutina diaria.

El diseño de la cápsula de vídeo ha sido posible gracias a los avances en el rendimiento de tres tecnologías: sensores de imagen de silicio de óxido metálico complementario (CMOS), dispositivos de circuitos integrados de aplicación específica (ASIC) e iluminación de diodos emisores de luz blanca (LED). El novedoso diseño óptico, la mejor gestión de la energía y el diseño general del sistema también fueron importantes para la creación de la cápsula.

La adición de un amplificador de búfer en cada píxel redujo el ruido de salida que se asociaba inicialmente a los sensores de imagen CMOS y ha permitido que los chips CMOS alcancen una calidad de imagen comparable a la de los sensores de imagen de dispositivos de carga acoplada5, pero utilizando mucha menos energía.

Los avances en el diseño de los ASIC permitieron integrar en la cápsula un transmisor de vídeo muy pequeño de suficiente potencia, eficiencia y ancho de banda. La conmutación sincrónica de los LED, el sensor CMOS y el transmisor ASIC minimizan el consumo de energía. Mediante un cuidadoso diseño de la óptica, pudimos eliminar las reflexiones internas que son un problema común cuando la iluminación y el generador de imágenes se incorporan bajo la misma cúpula.

Con la aprobación del comité ético, se realizaron los primeros estudios en diez voluntarios humanos normales. La cápsula se tragó fácilmente y no causó ninguna molestia. Impulsada por el peristaltismo (véase la Información complementaria), transmitió con éxito imágenes de vídeo (Fig. 1) del estómago, el intestino delgado y el ciego (el tiempo medio de tránsito gástrico fue de 80 minutos, con un rango de 17 a 280 minutos; el tiempo medio de tránsito del intestino delgado fue de 90 minutos, con un rango de 45 a 140 minutos; el tiempo entre la boca y la evacuación fue de 24 horas, con un rango de 10 a 48 horas). Se recibieron imágenes de alta calidad durante todas las transmisiones de vídeo, que duraron hasta 6 horas.

a,b, pliegues gástricos en el cuerpo del estómago; c,d, patrón velloso del intestino delgado realzado por la presencia de un poco de agua y una burbuja de aire en el lumen; e,f, imágenes sin aire del yeyuno normal, vistas con el lumen cerrado frente a la cúpula óptica de la cápsula; g,h, vistas del íleon terminal.