По-безболезнена и бърза колоноскопия с помощта на робот

Експерти са на път да направят пробив в извършването на колоноскопия, с помощта на робот, който ще насочва медицинското устройство в правилната посока в човешкото тяло.

Откритието им може да се окаже универсално решение за всички процедури, при които е необходимо прецизно насочване на инструменти към точно определени зони в тялото, с цел вземане на биопсия или изследване на вътрешни тъкани.

Присъствието на лекар или медицинска сестра в залата все още ще е необходимо, за да взема нужните решения, но специфичната дейност по управление на устройството може да бъде поета от роботизираната техника.

Извършването на колоноскопия с интелигентна и автономна магнитна техника ще бъде възможно благодарение на 12-годишните усилия на международен екип от учени, ръководен от Университета на Лийдс.

Изследването е публикувано на 12.10.2020 г. в научното издание „Nature Machine Intelligence.“ Тестването на робота върху пациенти може да започне през следващата 2021 г. или в началото на 2022 г. 

Пиетро Валдастри, професор по роботика и автономни системи към университета в Лийдс, е супервайзор по проекта. Според него колоноскопията е невероятна възможност за лекарите да надникнат в най-малко познатите и трудно достъпни кътчета на човешкото тяло. Ето защо тя е безценна при скрининг и диагностициране на сериозни заболявания като рак на дебелото черво. Въпреки важната си роля, технологията не е усъвършенствана в продължение на десетилетия.

Професорът разказва: „Ние създадохме система, която да улесни лекарите и сестрите в тяхната работа и същевременно да е по-малко болезнена за пациентите. Така ще популяризираме още повече процедурата, което в случаите на рак на дебелото черво е много важно, тъй като ранната диагностика може да спаси живот.“

Тъй като системата е опростена, учените се надяват да се увеличи броят на специалистите, които биха я използвали. Съответно това би осигурило и по-голям достъп до нея за самите пациенти.

Колонскопията е процедура за обследване на ректума и дебелото черво. Конвенционалната процедура се извършва с полугъвкава тръбичка, която се поставя в ануса. За някои пациенти манипулацията е болезнена и те се нуждаят от анестезия.

Магнитна гъвкава колоноскопия

Екипът разработва по-малко устройство с формата на капсула, което е прикрепено към тънко кабелче. То се поставя в ануса и от там вече се насочва, но не от лекар или медицинска сестра, а от магнит с роботизирано рамо над самия пациент.

Роботизираното рамо се премества около пациента самостоятелно, докато навигира капсулата в тялото му. Системата използва закона за привличане и отблъскване между магнити.

Магнитът извън пациента си взаимодейства с миниатюрни магнити в самата капсула и така насочва накъде да се движи тя. Според експертите процедурата ще бъде много по-безболезнена от традиционната.

Управлението на самото роботизирано рамо може да бъде ръчно, но е умение, което се овладява бавно и трудно. Ето защо учените предвиждат различни степени на роботизирана намеса. В един от последните етапи на своето проучване те анализират каква би била ефективността на процедурата при всяка от степените, за да помогнат на неспециализирания персонал в безопасното й извършване.

Степени на контрол върху роботизираната система

Директен контрол върху робота

Операторът упражнява пълен контрол върху апаратурата посредством джойстик. Това означава, че роботът не асистира по никакъв начин.

Интелигентна ендоскопска телеоперация

Операторът е съсредоточен върху крайната точка, до която капсулата трябва да достигне в дебелото черво. В същото време оставя системата самостоятелно да изчислява движенията на рамото, които да отведат капсулата до съответното място.

Полуавтономна навигация

Роботизираната система напълно самостоятелно навигира капсулата през дебелото черво, с помощта на компютър. При нужда, операторът винаги може да прекъсне процеса и да се включи.

Сравнителен анализ на степените на контрол върху робота

По време на лабораторна симулация 10 души, без специализирани умения, трябва да навигират капсулата до определено място в дебелото черво, в рамките на 20 минути. Предоставена им е възможността да повторят упражнението 5 пъти, като използват трите различни степени на контрол върху робота.

С помощта на директния роботизиран контрол успеваемостта при пациентите е 58%, докато при тези, подложени на интелигентна ендоскопска телеоперация тя скача до 96%. При полуавтономната навигация успеваемостта е 100%.

На следващия етап от експеримента двама от участниците трябва да управляват конвенционален колоноскоп в дебелото черво на две прасета, поставени под упойка. След това те повтарят процедурата, вече с магнитно контролираната роботизирана система, като сменят степените на контрол върху робота. През цялото време в залата присъства ветеринарен лекар, който да следи здравето на животните.

Учените използват индекса на NASA за оценка тежестта при извършване на дадена дейност, както върху физическото, така и върху психичното здраве.

Оценките разкриват, че операторите се справят по-лесно с колоноскопа, когато им асистира роботът. Те се чувстват напрегнати в случаите, когато се налага да използват традиционния колоноскоп, тоест да упражняват пълен контрол над него.

Джеймс Мартин, учен от Университета на Лийдс, споделя, че управлението на роботизираното рамо е истинско предизвикателство. Според него настройките му не са достатъчно фини, което се е превърнало в пречка за по-нататъшното развитие на проекта.

Все пак екипът демонстрира как робот може да отнеме от товара на лекаря или медицинската сестра, като им позволи да се съсредоточат върху възможните сценарии и решенията, които би им се наложило да вземат в хода на самата процедура.

Техниката би могла да се приложи и за други ендоскопски интервенции, като например такива, които се използват за изследване на горния храносмилателен тракт или белите дробове.

Д-р Бруно Скалиони, постдокторант в Лийдския университет, добавя: „Роботизираната колоноскопия може да предизвика революция в медицината, защото би позволила на хора, които не са експерти в областта, да боравят с техниката.“