Bilim adamları, tıbbi bir cihazı vücuda yönlendirmek için bir robot kullanarak yarı otonom kolonoskopi geliştirme çalışmalarında bir atılım yaptılar.
Kilometre taşı, biyopsi almak veya iç dokuların incelenmesine izin vermek için aletleri vücuttaki hassas konumlara yönlendirebilen akıllı bir robotik sistemin olasılığını yaklaştırıyor.
Bir doktor veya hemşire klinik kararlar vermek için hazırdır, ancak cihazı manipüle etme gibi zorlu görev robotik bir sisteme aktarılır.
En son bulgular – ‘Kolonoskopinin geleceğini akıllı ve otonom manyetik manipülasyonla mümkün kılmak’ – Leeds Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir bilim insanı ekibinin 12 yıllık araştırmasının sonucudur.
Araştırma, Nature Machine Intelligence bilimsel dergisinde bugün (12 Ekim Pazartesi) yayınlandı.
Sistemi kullanan hasta denemeleri önümüzdeki yıl veya 2022’nin başlarında başlayabilir.
Araştırmayı Leeds’de Robotik ve Otonom Sistemler Profesörü Pietro Valdastri denetliyor. “Kolonoskopi, doktorlara insan vücudunun derinliklerinde gizli dünyaya bir pencere açıyor ve kolorektal kanser gibi hastalıkların taranmasında hayati bir rol sağlıyor. Ancak teknoloji on yıllardır nispeten değişmeden kaldı.
“Geliştirdiğimiz şey, doktorların veya hemşirelerin çalıştırması daha kolay olan ve hastalar için daha az acı veren bir sistemdir. Kolorektal kanserin tanımlanması için kolonoskopiyi çok daha yaygın bir şekilde kullanılabilir hale getirme yolunda önemli bir adımdır erken.”
Sistemin kullanımı daha kolay olduğu için, bilim adamları bunun prosedürü uygulayabilecek ve kolonoskopiye daha fazla hasta erişimine izin verebilecek sağlayıcıların sayısını artırabileceğini umuyor.
Kolonoskopi, rektum ve kolonu incelemek için bir prosedürdür. Geleneksel kolonoskopi, anüse yerleştirilen yarı esnek bir tüp kullanılarak gerçekleştirilir; bu, bazı hastaların anestezi gerektirecek kadar acı verici bulduğu bir işlemdir.
Manyetik esnek kolonoskop
Araştırma ekibi, dar bir kabloya bağlanan ve anüse yerleştirilen ve ardından yerine yönlendirilen daha küçük, kapsül şeklinde bir cihaz geliştirdi – doktor veya hemşire tarafından kolonoskopu iterek değil, konumlandırılmış bir robotik kol üzerindeki bir mıknatısla. hasta üzerinde.
Robotik kol, kapsülü manevra ederken hastanın etrafında hareket eder. Sistem, manyetik kuvvetlerin çektiği ve ittiği ilkesine dayanmaktadır.
Hastanın dış tarafındaki mıknatıs, vücut içindeki kapsülün içindeki minik mıknatıslarla etkileşime girerek, kolon boyunca hareket eder. Araştırmacılar, geleneksel bir kolonoskopiye göre daha az acı verici olacağını söylüyorlar.
Robotik kolu yönlendirmek manuel olarak yapılabilir ancak bu, ustalaşması zor bir tekniktir. Buna yanıt olarak, araştırmacılar farklı seviyelerde robotik yardım geliştirdiler. Bu son araştırma, uzman olmayan personelin prosedürü gerçekleştirmesine yardımcı olmada farklı robotik yardım seviyelerinin ne kadar etkili olduğunu değerlendirdi.
Robotik yardım seviyeleri
Doğrudan robot kontrolü. Bu, operatörün robotu bir kumanda kolu aracılığıyla doğrudan kontrol ettiği yerdir. Bu durumda yardım yok.
Akıllı endoskop teleoperasyonu. Operatör, kapsülün kolonda yerleştirilmesini istedikleri yere odaklanır ve robotik kolun kapsülü yerine yerleştirmek için gerekli hareketlerini hesaplaması için robotik sistemi bırakır.
Yarı otonom navigasyon. Robotik sistem, bilgisayarla görmeyi kullanarak kapsülü kolon boyunca otonom olarak yönlendirir – ancak bu, operatör tarafından geçersiz kılınabilir.
Bir laboratuvar simülasyonu sırasında, uzman olmayan 10 personelden kapsülü 20 dakika içinde kolon içindeki bir noktaya getirmeleri istendi. Üç farklı yardım düzeyini kullanarak bunu beş kez yaptılar.
Doğrudan robot kontrolü kullanan katılımcılar% 58’lik bir başarı oranına sahipti. Bu, akıllı endoskop teleoperasyonu kullanılarak% 96’ya ve yarı otonom navigasyon kullanılarak% 100’e yükseldi.
Deneyin bir sonraki aşamasında, iki katılımcıdan, anestezi uygulanmış iki domuzun kolonuna geleneksel bir kolonoskopu götürmeleri ve ardından görevi farklı yardım seviyelerini kullanarak mıknatıs kontrollü robotik sistemle tekrarlamaları istendi. Hayvanların zarar görmemesini sağlamak için bir veteriner katıldı.
Katılımcılar, bir görevin hem fiziksel hem de zihinsel olarak ne kadar vergilendirildiğinin bir ölçüsü olan NASA Görev Yük Endeksi’nde puanlandı.
NASA Görev Yük Endeksi, kolonoskopu robotik yardımla çalıştırmanın daha kolay olduğunu ortaya çıkardı. Geleneksel kolonoskopun çalıştırılmasında ve katılımcıların robotu doğrudan kontrol etmelerinde hayal kırıklığı hissi önemli bir faktördü.
Çalışmayı yöneten Leeds Üniversitesi’nden doktora araştırmacısı James Martin şunları söyledi: “Robotik kolu çalıştırmak zor. Bu çok sezgisel değil ve bu manyetik esnek kolonoskopların geliştirilmesini frenledi.
“Ancak, bu işlevi robotik sisteme aktarmanın mümkün olduğunu ve operatörün üstlendiği klinik görev hakkında düşünmesinin mümkün olduğunu ilk kez gösterdik – ve insan performansında ölçülebilir bir fark yaratıyor.”
Kolonoskopi incelemeleri yapmak için geliştirilen teknikler, üst sindirim sistemini veya akciğerleri incelemek için kullanılanlar gibi diğer endoskopik cihazlara da uygulanabilir.
Leeds’de Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi ve çalışmanın eş lideri olan Dr. Bruno Scaglioni şunları ekledi: “Robot destekli kolonoskopi, prosedürün gerçekleştirilme biçiminde devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Bu, muayeneyi gerçekleştiren kişilerin uzman olmasına gerek olmadığı anlamına gelir cihazı manipüle ederken.
“Bu, tekniği hastanelerden ziyade kliniklerde ve sağlık merkezlerinde sunulabileceği yerlerde daha yaygın hale getirecektir.”