2020年10月12日

使用机器人协助使结肠镜检查更轻松

机械臂装有一个磁铁,该磁铁与患者体内小胶囊上的磁铁相互作用,并能够将胶囊导航到结肠内的正确位置。信用:利兹大学

科学家在开发半自主结肠镜检查方面的工作取得了突破,使用机器人将医疗设备引导到体内。

里程碑使智能化的前景更加接近 能够将仪器引导到体内的精确位置以进行活检或检查内部组织。

医生或护士仍会在手边做出临床决定,但是操作设备的艰巨任务却转移到了机器人系统上。

最新发现-'为未来发展 利物浦大学领导的国际科学家团队长达12年的研究成果。

该研究今天(10月12日,星期一)发表在科学杂志上 自然机器智能.

使用该系统的患者试验将于明年或2022年初开始。

利兹的机器人与自主系统教授Pietro Valdastri正在监督这项研究。他说:“结肠镜检查为医生打开了一扇隐藏在人体深处的世界之窗,它在筛查大肠癌等疾病方面发挥着至关重要的作用。但数十年来,该技术一直相对不变。

“我们开发的系统可以使医生或护士更容易操作,并且减轻患者的痛苦。这是使结肠镜检查更广泛可用的重要一步,这对于及早发现大肠癌至关重要。”

因为该系统更易于使用,所以科学家希望这可以增加可以执行该程序的提供者的数量,并允许更多的患者进行结肠镜检查。

结肠镜检查是检查直肠和结肠的程序。传统的结肠镜检查是使用插入肛门的半柔性管进行的,有些患者感到非常痛苦,需要麻醉。

磁性挠性结肠镜

研究团队开发了一种较小的胶囊状装置,该装置被束缚到一条狭窄的电缆上,然后插入肛门,然后被引导到位-不是通过医生或护士推动结肠镜,而是通过放置在上方的机械臂上的磁铁病人。

机械臂在操纵胶囊时会在患者周围移动。该系统基于磁力吸引和排斥的原理。

患者外部的磁铁与体内胶囊中的微小磁铁相互作用,使其在结肠中导航。研究人员说,与传统的结肠镜检查相比,它将减轻痛苦。

引导机械臂可以手动完成,但这是一种很难掌握的技术。作为回应,研究人员开发了不同级别的机器人辅助。这项最新研究评估了不同级别的机器人协助在协助非专业人员进行该程序方面的效果。

机器人协助水平

直接机器人控制。在这里,操作员可以通过操纵杆直接控制机器人。在这种情况下,没有帮助。

智能内窥镜遥操作。操作员专注于他们希望胶囊在结肠中的位置,而使机器人系统来计算将胶囊放置到位所需的机械臂运动。

半自主导航。机器人系统可以使用计算机视觉自动导航胶囊在结肠中的位置,尽管操作员可以忽略它。

在实验室模拟过程中,要求10名非专家人员在20分钟内将胶囊放入结肠内的某个点。他们使用了三个不同级别的帮助,做了五次。

使用直接机器人控制,参与者的成功率为58%。使用智能内窥镜遥控操作时,该比例增加到96%;使用半自主导航时,该比例增加到100%。

在实验的下一个阶段,要求两名参与者将传统的结肠镜导航到两只麻醉猪的结肠中,然后在磁铁控制的机器人系统中使用不同级别的协助来重复该任务。一名兽医在场确保动物没有受到伤害。

参加者在NASA任务负荷指数上得分,该指数衡量了一项任务在身体和精神上的负担。

NASA任务负荷指数显示,他们发现在机器人协助下更容易操作结肠镜。沮丧感是操作传统结肠镜的主要因素,参与者可以直接控制机器人。

詹姆斯·马丁(James Martin),博士学位利兹大学的研究员共同主持了这项研究,他说:“ 具有挑战性。它不是很直观,并且阻碍了磁性柔性结肠镜的发展。

“但是,我们首次证明了可以将功能转移到机器人系统上,而使操作员可以考虑他们正在执行的临床任务,这正在对人类绩效产生可观的影响。”

开发用于进行结肠镜检查的技术可以应用于其他内窥镜设备,例如用于检查上消化道或肺的设备。

利兹大学的博士后研究员,该研究的共同负责人Bruno Scaglioni博士补充说:“机器人辅助结肠镜检查有可能改变手术方法的潜力。这意味着进行检查的人们不需要操纵设备的专家。

“这有望使这项技术得到更广泛的应用,可以在诊所和保健中心而不是医院中使用。”

更多信息: 通过智能和自主的磁操纵技术实现结肠镜检查的未来, 自然机器智能 (2020)。 DOI:10.1038 / s42256-020-00231-9

期刊信息: 自然机器智能

由...提供 利兹大学

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