食管癌是一种恶性程度较高的消化道肿瘤,早期的症状不明显,患者就医时多已发展至中晚期,临床治疗收效甚微。因此,实现食管癌早期的准确诊断是制定有效治疗方案的重要前提,也是提高食管癌治愈率的必要手段。目前,临床上常使用X线钡餐造影、食管镜活检、内镜超声检查和CT等手段进行食管癌诊断和分期。它们在一些病例的诊断中具有良好的准确性和可靠性,但在进行症状不明显的食管癌早期诊断时,就会暴露出难以获取微小癌变特征的问题。高频超声(>20MHz)具有5mm以上的成像穿透深度和约40μm的成像分辨率,以及超声自身的无辐射、低成本等优点,可以为食管癌早期的诊断提供新思路。本文提出了一种基于高频超声(30-50MHz)的胶囊内窥镜,它由胶囊壳体、超声换能器、微型电机、电磁环和同轴电缆组成。高频超声换能器提供高分辨率的图像,直径不超过1mm的同轴电缆使内窥镜细径化,提高耐受性,该设备还支持三维成像,以上功能可用于弥补现有诊断技术的不足。超声换能器放置于胶囊壳体前端,在微型电机的带动下进行机械旋转,电磁环用于旋转的换能器和静止的信号线之间的信号传输,内窥镜的工作由外围的成像系统控制,微型电机的供电以及内窥镜和成像系统之间的数据传输均通过同轴电缆实现。为了验证该超声胶囊内窥镜设备的可行性,分别进行了线仿体成像实验、在体猪实验、离体猪小肠三维成像实验和在体非人灵长类动物实验。计算线仿体图像得出的空间分辨率值表明超声胶囊内窥镜具有高分辨率的成像性能;采集到的猪小肠和食管超声图像具有清晰的腔壁结构分层;采用一种机械扫描方法实现了离体猪小肠的超声三维成像,使消化道疾病的诊断更准确;选择猴子作为模型动物进行了在体实验,获得了具有良好层次和形态的猴子食管图像,为超声胶囊内窥镜提供了新数据,并为下一步的临床应用奠定了基础。