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Sistema robótico inteligente para facilitar a colonoscopia para doutores

Os cientistas fizeram uma descoberta em seu trabalho para desenvolver a colonoscopia semi-autónomo, usando um robô para guiar um dispositivo médico no corpo.

O marco miliário traz mais perto a perspectiva de um sistema robótico inteligente que pode guiar instrumentos aos lugar precisos no corpo para tomar biópsias ou permitir que os tecidos internos sejam examinados.

Um doutor ou uma enfermeira ainda deveriam disponível fazer decisões clínicas mas a tarefa de exigência de manipular o dispositivo offloaded a um sistema robótico.

Os resultados os mais atrasados - “permitindo o futuro da colonoscopia com manipulação magnética inteligente e autônoma” - são o ponto culminante de 12 anos de pesquisa por uma equipe internacional dos cientistas conduzidos pela universidade de Leeds.

A pesquisa é publicada hoje (segunda-feira, o 12 de outubro) na inteligência de máquina da natureza do jornal científico. Uma vez que o embargo levanta, o papel pode ser carregável de https://www.nature.com/articles/s42256-020-00231-9

As experimentações pacientes que usam o sistema podiam começar no próximo ano ou ao princípio de 2022.

Pietro Valdastri, professor da robótica e dos Autonomous System em Leeds, está supervisionando a pesquisa. Disse: A “colonoscopia dá a doutores um indicador no profundo escondido mundo dentro do corpo humano e fornece um papel vital na selecção das doenças tais como o cancro colorectal. Mas a tecnologia tem permaneceu relativamente inalterada por décadas.

“O que nós desenvolvemos somos um sistema que seja mais fácil para que os doutores ou as enfermeiras se operem e é menos doloroso para pacientes. Marca um importante uma etapa no movimento fazer a colonoscopia muito mais amplamente disponível - essencial se o cancro colorectal deve ser identificada cedo.”

Porque o sistema é mais fácil de se usar, a esperança dos cientistas isto pode aumentar o número de fornecedores que podem executar o procedimento e o permitir o maior acesso paciente à colonoscopia.

Uma colonoscopia é um procedimento para examinar o recto e os dois pontos. A colonoscopia convencional é realizada usando uma câmara de ar semi-flexível que seja introduzida no ânus, um processo que alguns pacientes encontram que tão doloroso exigem um anestésico.

Colonoscope flexível magnético

A equipa de investigação desenvolveu um dispositivo menor, cápsula-dado forma que tethered a um cabo estreito e fosse introduzido no ânus e guiado então no lugar - não pelo doutor ou pela enfermeira que empurram o colonoscope mas por um ímã em um braço robótico posicionado sobre o paciente.

O braço robótico move-se em torno do paciente como ele manobra a cápsula. O sistema é baseado no princípio que as forças magnéticas atraem e repelem.

O ímã na parte externa do paciente interage com os ímãs minúsculos na cápsula dentro do corpo, navegando a através dos dois pontos. Os pesquisadores dizem que será menos doloroso do que tendo uma colonoscopia convencional.

Guiar o braço robótico pode ser feito manualmente mas é uma técnica que seja difícil de dominar. Na resposta, os pesquisadores desenvolveram níveis diferentes de auxílio robótico. Isto a pesquisa a mais atrasada avaliada como eficaz os níveis diferentes de auxílio robótico consistiam em ajudar o pessoal do não-especialista para realizar o procedimento.

Níveis de auxílio robótico

Controle de robô directo. Isto é o lugar onde o operador tem o controle directo do robô através de um manche. Neste caso, não há nenhum auxílio.

Teleoperation inteligente do endoscópio. O operador focaliza em onde querem a cápsula ser ficados situada nos dois pontos, deixando o sistema robótico para calcular os movimentos do braço robótico necessário obter a cápsula no lugar.

Navegação semi-autónomo. O sistema robótico navega autônoma a cápsula através dos dois pontos, usando a visão de computador - embora este pode ser ultrapassado pelo operador.

Durante uma simulação do laboratório, o pessoal de 10 não-experto foi pedido para obter a cápsula a um ponto dentro dos dois pontos dentro de 20 minutos. Fizeram que cinco vezes, usando os três níveis diferentes de auxílio.

Usando o controle de robô directo, os participantes tiveram uma taxa de êxito de 58%. Isso aumentou ao teleoperation inteligente de utilização do endoscópio de 96% - e 100% navegações semi-autónomo de utilização.

Na fase seguinte da experiência, dois participantes foram pedidos para navegar um colonoscope convencional nos dois pontos de dois porcos anestesiados - e para repetir então a tarefa com o sistema robótico ímã-controlado usando os níveis diferentes de auxílio. Um veterinário devia no atendimento assegurar-se de que os animais não estivessem prejudicados.

Os participantes foram marcados no deslocamento predeterminado da carga da tarefa da NASA, uma medida de como taxar uma tarefa era, fisicamente e mentalmente.

O deslocamento predeterminado da carga da tarefa da NASA revelou que encontrou mais fácil operar o colonoscope com auxílio robótico. Um sentido da frustração era um factor principal em operar o colonoscope convencional e onde os participantes tiveram o controle directo do robô.

James Martin, um pesquisador do PhD da universidade de Leeds que co-conduziu o estudo, disse: “Operar o braço robótico é desafiante. Não é muito intuitivo e aquele pôs um freio sobre a revelação de colonoscopes flexíveis magnéticos.

“Mas nós temos demonstrado pela primeira vez que é possível offload essa função ao sistema robótico, saindo do operador para pensar sobre a tarefa que clínica estão empreendendo - e está fazendo uma diferença mensurável no desempenho humano.”

As técnicas desenvolvidas para conduzir exames da colonoscopia podiam ser aplicadas a outros dispositivos endoscópicos, tais como aqueles usados para inspeccionar o tracto digestivo ou os pulmões superiores.

a colonoscopia Robô-ajudada tem o potencial revolucionar a maneira que o procedimento é realizado. Significa que os povos que conduzem o exame não precisam de ser peritos em manipular o dispositivo.

Isso fará esperançosamente a técnica mais amplamente disponível, onde poderia ser oferecido nas clínicas e nos centros de saúde um pouco do que hospitais.”

Dr. Bruno Scaglioni, research fellow pos-doctoral em Leeds e co-dirigente do estudo

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.