Immagine: Procedure endoscopiche: Credit Public Domain.
Procedure endoscopiche: ricercatori internazionali e della Vanderbilt University stanno collaborando allo sviluppo di un endoscopio magnetico, flessibile, intelligente e autonomo che promette di rendere le colonscopie più sicure, meno dolorose, più ampiamente disponibili e meno costose.
L’articolo ” Abilitare il futuro della colonscopia con la manipolazione magnetica intelligente e autonoma” è stato pubblicato sulla rivista Nature Machine Intelligence.
Nonostante decine di milioni di colonscopie eseguite ogni anno negli Stati Uniti e in Europa e il successo ben documentato della procedura nel rilevare il cancro del colon-retto allo stadio iniziale, la colite e il morbo di Crohn, niente di questa procedura scomoda e complessa è migliorato in oltre 50 anni. I pazienti si preoccupano del dolore e sedazione che accompagnano il procedimento.
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Keith Obstein, Professore associato di medicina e ingegneria meccanica e Pietro Valdastri, ex Vanderbilt assistente Professore di ingegneria meccanica e attuale Presidente nel campo della robotica e dei sistemi autonomi presso l’Università di Leeds, hanno trascorso più di un decennio con vari laureati e ricercatori post-dottorato per migliorare e riprogettare l’endoscopio nella sua posizione target utilizzando magneti. Obstein spiega che aggiungendo un magnete interno all’estremità anteriore del dispositivo e un magnete collegato a un braccio robotico al di fuori del corpo, l’endoscopio può essere manipolato con una precisione di cinque millimetri e sei gradi in tempo reale.
Panoramica del sistema endoscopio flessibile magnetico robotico.
L’endoscopio magnetico è dotato di una telecamera endoscopica, un canale di insufflazione e un canale di lavoro. L’illuminazione è fornita da un LED. Un braccio robotico KUKA LBR Med viene utilizzato per manipolare un magnete permanente esterno. Il feed video endoscopico viene proiettato su un monitor con un’interfaccia grafica che mostra parametri come la velocità relativa del robot e la distanza inter-magnetica.
Panoramica del sistema endoscopio flessibile magnetico robotico. L’endoscopio magnetico (in basso a destra) è dotato di una telecamera endoscopica, un canale di insufflazione e un canale di lavoro. L’illuminazione è fornita da un LED. Un braccio robotico KUKA LBR Med viene utilizzato per manipolare un magnete permanente esterno. Il feed video endoscopico viene proiettato su un monitor con un’interfaccia grafica che mostra parametri come la velocità relativa del robot e la distanza inter-magnetica. Credito immagine: Vanderbilt University
In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno determinato che sia gli operatori inesperti che quelli esperti potevano eseguire colonscopie di navigazione semi-automatiche in cui l’operatore e i processi robotici lavorano insieme in modo efficiente.
“Questo lavoro apre nuovi paradigmi nel modo in cui pensiamo all’insegnamento e all’accessibilità di procedure mediche complesse, al di là delle colonscopie. Con l’implementazione di dispositivi medici autonomi e intelligenti, questo lavoro diventa più sicuro per gli operatori e più incentrato sul paziente”, ha affermato Valdastri. La nuova strategia endoscopica ha anche la promessa di aumentare la disponibilità di trattamenti contro il cancro in fase iniziale.
Panoramica schematica dei livelli di controllo associati ai livelli di autonomia. Nel primo livello, dove non è disponibile autonomia, l’utente controlla manualmente l’end effector del robot in 5 gradi di libertà (DOF) nel tentativo di manipolare l’MFE. Nel secondo strato, l’utente controlla l’endoscopio e il sistema esegue gli opportuni movimenti del robot tenendo conto delle informazioni di localizzazione e dell’interazione del campo magnetico. Nel terzo strato, l’utente ha un controllo discreto sull’endoscopio, il lume viene rilevato e seguito in modo autonomo. Credito immagine: Vanderbilt University
La maggior parte del lavoro è stata condotta all’interno del Vanderbilt Institute of Surgery and Engineering. “VISE è stato determinante nell’aiutare a orchestrare la nostra collaborazione e il continuo impegno tra medici e ingegneri”, ha detto Obstein, anche affiliato di facoltà presso MORSA.
Con più di 24 pubblicazioni e quattro brevetti depositati fino ad oggi, Obstein e Valdastri potranno confrontare il nuovo procedimento MFE con colonscopie convenzionali attraverso la sperimentazione umana nel 2021.
Fonte: Vanderbilt University
