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Sistema robot intelligente per rendere colonoscopia più facile per medici

Gli scienziati hanno fatto un'innovazione nel loro lavoro per sviluppare la colonoscopia semi-autonoma, facendo uso di un robot per guidare un apparecchio medico nell'organismo.

La pietra miliare porta più vicino la prospettiva di un sistema robot intelligente che può guidare gli strumenti alle posizioni precise nell'organismo per catturare le biopsie o permettere che i tessuti interni siano esaminati.

Un medico o un infermiere ancora dovrebbe a disposizione prendere le decisioni cliniche ma la mansione impegnativa di manipolazione dell'unità è scaricata ad un sistema robot.

Gli ultimi risultati - “permettendo al futuro della colonoscopia con manipolazione magnetica intelligente ed autonoma„ - è il punto di 12 anni di ricerca da un gruppo internazionale degli scienziati piombo dall'università di Leeds.

La ricerca è pubblicata oggi (lunedì, il 12 ottobre) nell'intelligenza artificiale della natura del giornale scientifico. L'embargo solleva una volta, il documento può essere trasferibile da https://www.nature.com/articles/s42256-020-00231-9

Le prove pazienti facendo uso del sistema hanno potuto cominciare l'anno prossimo o all'inizio del 2022.

Pietro Valdastri, professore di robotica e dei Autonomous System a Leeds, sta sorvegliando la ricerca. Ha detto: “La colonoscopia dà a medici una finestra nel profondo nascosto mondo dentro il corpo umano e fornisce un ruolo vitale nella selezione delle malattie quale cancro colorettale. Ma la tecnologia ha è rimanere relativamente immutata per le decadi.

“Che cosa abbiamo sviluppato siamo un sistema che è più facile affinchè medici o gli infermieri funzioni ed è meno doloroso per i pazienti. Traccia un importante un punto nel movimento rendere la colonoscopia molto più ampiamente - disponibile - essenziale se il cancro colorettale deve essere identificato presto.„

Poiché il sistema è più facile da usare, la speranza degli scienziati questo può aumentare il numero dei fornitori che possono eseguire la procedura e tenere conto maggior accesso paziente alla colonoscopia.

Una colonoscopia è una procedura per esaminare il retto ed il colon. La colonoscopia convenzionale è effettuata facendo uso di un tubo semi-flessibile che è inserito nell'ano, un trattamento alcuni pazienti trovano che così doloroso richiedono un anestetico.

Colonoscope flessibile magnetico

Il gruppo di ricerca ha sviluppato una più piccola, unità a forma di capsula che è legata ad un cavo stretto ed è inserita nell'ano e poi è guidata nel posto - non dal medico o dall'infermiere che spinge il colonoscope ma da un magnete su un braccio robot posizionato sopra il paziente.

Il braccio robot si muove intorno al paziente come manovra la capsula. Il sistema è basato per principio che le forze magnetiche attirano e respingono.

Il magnete sull'esterno del paziente interagisce con i magneti minuscoli nella capsula dentro l'organismo, traversante la attraverso il colon. I ricercatori dicono che sarà meno doloroso che avendo una colonoscopia convenzionale.

La guida del braccio robot può essere fatta manualmente ma è una tecnica che è difficile da padroneggiare. Nella risposta, i ricercatori hanno sviluppato i livelli differenti di assistenza robot. Ciò ultima ricerca valutata quanto efficace i livelli differenti di assistenza robot erano nell'aiuto del personale del non specialista per effettuare la procedura.

Livelli di assistenza robot

Controllo di robot diretto. Ciò è dove l'operatore ha controllo diretto del robot tramite leva di comando. In questo caso, non c'è assistenza.

Teleoperation intelligente dell'endoscopio. L'operatore mette a fuoco su dove vogliono la capsula essere situati nel colon, lasciando il sistema robot per calcolare i movimenti del braccio robot necessario per entrare la capsula nel posto.

Percorso semi-autonomo. Il sistema robot autonomamente traversa la capsula attraverso il colon, facendo uso di dispositivo ottico del computer - sebbene questo possa essere ignorato dall'operatore.

Durante la simulazione del laboratorio, un personale di 10 non esperti è stato chiesto di ottenere la capsula ad un punto all'interno del colon in 20 minuti. Hanno fatto che cinque volte, facendo uso dei tre livelli differenti di assistenza.

Facendo uso di controllo di robot diretto, i partecipanti hanno avuti un indice di successo di 58%. Quello è aumentato a 96% facendo uso del teleoperation intelligente dell'endoscopio - ed a 100% facendo uso di percorso semi-autonomo.

Nella fase seguente dell'esperimento, due partecipanti sono stati chiesti di traversare un colonoscope convenzionale nel colon di due maiali anestetizzati - e poi di ripetere il compito con al il sistema robot controllato a magnete facendo uso dei livelli differenti di assistenza. Un veterinario doveva a disposizione assicurarsi che gli animali non fossero danneggiati.

I partecipanti sono stati segnati sull'indice analitico del caricamento di compito della NASA, una misura di come tassare un compito era fisicamente che mentalmente, sia.

L'indice analitico del caricamento di compito della NASA ha rivelato che lo hanno trovato più facile gestire il colonoscope con assistenza robot. Un senso della frustrazione era un fattore principale nel gestire il colonoscope convenzionale e dove i partecipanti hanno avuti controllo diretto del robot.

James Martin, un ricercatore di PhD dall'università di Leeds che guidato co lo studio, ha detto: “Fare funzionare il braccio robot è provocatorio. Non è molto intuitivo e quello ha messo un freno sullo sviluppo dei colonoscopes flessibili magnetici.

“Ma abbiamo dimostrato per la prima volta che è possibile scaricare quella funzione al sistema robot, lasciante l'operatore per pensare al compito che clinico stanno assolvendo - e sta facendo una differenza misurabile nella prestazione umana.„

Le tecniche sviluppate per condurre gli esami di colonoscopia hanno potuto applicarsi ad altre unità endoscopiche, come quelli usati per ispezionare l'apparato digerente o i polmoni superiori.

la colonoscopia Robot-assistita ha il potenziale di rivoluzionare il modo che la procedura è effettuata. Significa che la gente che conduce l'esame non deve essere esperti nella manipolazione dell'unità.

Quello eventualmente metterà a disposizione la tecnica più ampiamente -, dove potrebbe essere offerto in cliniche ed in centri sanitari piuttosto che gli ospedali.„

Dott. Bruno Scaglioni, ricercatore postdottorale a Leeds e co-dirigenti dello studio

Source:
Journal reference:

Martin, J.W., et al. (2020) Enabling the future of colonoscopy with intelligent and autonomous magnetic manipulation. Nature Machine Intelligence. doi.org/10.1038/s42256-020-00231-9.