Les scientifiques ont fait une percée dans leur travail pour développer la coloscopie semi-autonome, en utilisant un robot pour guider un dispositif médical dans le corps.
Ce jalon rapproche la perspective d'un système robotique intelligent capable de guider les instruments vers des emplacements précis dans le corps pour effectuer des biopsies ou permettre l'examen des tissus internes.
Un médecin ou une infirmière serait toujours disponible pour prendre des décisions cliniques, mais la tâche exigeante de manipulation de l'appareil est transférée à un système robotique.
Les dernières découvertes – «Permettre l'avenir de la coloscopie grâce à une manipulation magnétique intelligente et autonome» – sont l'aboutissement de 12 ans de recherche par une équipe internationale de scientifiques dirigée par l'Université de Leeds.
La recherche est publiée aujourd'hui (lundi 12 octobre) dans la revue scientifique Intelligence artificielle de la nature. Une fois l'embargo levé, l'article peut être téléchargé sur https: /
Les essais sur les patients utilisant le système pourraient commencer l'année prochaine ou au début de 2022.
Pietro Valdastri, professeur de robotique et de systèmes autonomes à Leeds, supervise la recherche. Il a déclaré: «La coloscopie donne aux médecins une fenêtre sur le monde caché au plus profond du corps humain et joue un rôle vital dans le dépistage de maladies telles que le cancer colorectal. Mais la technologie est restée relativement inchangée pendant des décennies.
«Ce que nous avons développé, c'est un système qui est plus facile à utiliser pour les médecins ou les infirmières et qui est moins douloureux pour les patients. Il marque une étape importante dans la démarche visant à rendre la coloscopie beaucoup plus largement disponible – essentielle si le cancer colorectal doit être identifié tôt . «
Parce que le système est plus facile à utiliser, les scientifiques espèrent que cela peut augmenter le nombre de prestataires qui peuvent effectuer la procédure et permettre un meilleur accès des patients à la coloscopie.
Une coloscopie est une procédure d'examen du rectum et du côlon. La coloscopie conventionnelle est réalisée à l'aide d'un tube semi-flexible qui est inséré dans l'anus, un processus que certains patients trouvent si douloureux qu'ils nécessitent une anesthésie.
Coloscope magnétique flexible
L'équipe de recherche a mis au point un dispositif plus petit en forme de capsule qui est attaché à un câble étroit et inséré dans l'anus puis guidé en place – non pas par le médecin ou l'infirmière poussant le coloscope mais par un aimant sur un bras robotique positionné au-dessus. le patient.
Le bras robotique se déplace autour du patient pendant qu'il manœuvre la capsule. Le système est basé sur le principe que les forces magnétiques attirent et repoussent.
L'aimant à l'extérieur du patient interagit avec de minuscules aimants dans la capsule à l'intérieur du corps, le faisant naviguer à travers le côlon. Les chercheurs disent que ce sera moins douloureux qu'une coloscopie conventionnelle.
Le guidage du bras robotique peut se faire manuellement mais c'est une technique difficile à maîtriser. En réponse, les chercheurs ont développé différents niveaux d'assistance robotique. Cette dernière recherche a évalué l'efficacité des différents niveaux d'assistance robotique pour aider le personnel non spécialisé à effectuer la procédure.
Niveaux d'assistance robotique
Contrôle direct du robot. C'est là que l'opérateur contrôle directement le robot via un joystick. Dans ce cas, il n'y a pas d'assistance.
Téléopération intelligente de l'endoscope. L'opérateur se concentre sur l'endroit où il souhaite que la capsule soit située dans le côlon, laissant le système robotique calculer les mouvements du bras robotique nécessaires pour mettre la capsule en place.
Navigation semi-autonome. Le système robotique navigue de manière autonome dans la capsule à travers le côlon, en utilisant la vision par ordinateur – bien que cela puisse être annulé par l'opérateur.
Au cours d'une simulation en laboratoire, 10 membres du personnel non experts ont été invités à amener la capsule à un point dans le côlon en 20 minutes. Ils l'ont fait cinq fois, en utilisant les trois niveaux d'assistance différents.
En utilisant le contrôle direct du robot, les participants ont eu un taux de réussite de 58%. Ce chiffre est passé à 96% en utilisant la téléopération d'endoscope intelligente – et à 100% en utilisant la navigation semi-autonome.
Dans l'étape suivante de l'expérience, deux participants ont été invités à naviguer dans un colonoscope conventionnel dans le côlon de deux porcs anesthésiés – puis à répéter la tâche avec le système robotique contrôlé par aimant en utilisant les différents niveaux d'assistance. Un vétérinaire était présent pour s'assurer que les animaux n'étaient pas blessés.
Les participants ont été notés sur l'indice de charge des tâches de la NASA, une mesure de la taxation d'une tâche, à la fois physiquement et mentalement.
L'indice de charge des tâches de la NASA a révélé qu'il était plus facile de faire fonctionner le colonoscope avec une assistance robotique. Un sentiment de frustration était un facteur majeur dans l'utilisation du coloscope conventionnel et où les participants avaient le contrôle direct du robot.
James Martin, un chercheur au doctorat de l'Université de Leeds qui a codirigé l'étude, a déclaré: «L'utilisation du bras robotique est un défi. Ce n'est pas très intuitif et cela a freiné le développement de coloscopes magnétiques flexibles.
«Mais nous avons démontré pour la première fois qu'il est possible de décharger cette fonction vers le système robotique, laissant l'opérateur réfléchir à la tâche clinique qu'il entreprend – et cela fait une différence mesurable dans la performance humaine.
Les techniques développées pour effectuer des examens de coloscopie pourraient être appliquées à d'autres appareils endoscopiques, tels que ceux utilisés pour inspecter le tube digestif supérieur ou les poumons.
La coloscopie assistée par robot a le potentiel de révolutionner la façon dont la procédure est effectuée. Cela signifie que les personnes qui effectuent l'examen n'ont pas besoin d'être des experts dans la manipulation de l'appareil.
J'espère que cela rendra la technique plus largement disponible, où elle pourrait être proposée dans les cliniques et les centres de santé plutôt que dans les hôpitaux.
Dr Bruno Scaglioni, chercheur postdoctoral à Leeds et co-responsable de l'étude
La source:
Référence du journal:
Martin, J.W., et coll. (2020) Permettre l'avenir de la coloscopie avec une manipulation magnétique intelligente et autonome. Intelligence artificielle de la nature. doi.org/10.1038/s42256-020-00231-9.
