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SALUD. Colonoscopias no intrusivas realizadas por un robot

 


Un robot que pueda realizar colonoscopias puede hacer que el procedimiento sea más simple y menos desagradable. La Universidad de Leeds en el Reino Unido ha desarrollado un brazo robótico que utiliza un algoritmo de aprendizaje automático para mover una sonda flexible a lo largo del colon.

La sonda es un endoscopio magnético, un tubo con una lente de cámara en la punta, que el robot controla a través de un imán externo al cuerpo.

El sistema puede funcionar de forma autónoma o ser controlado por un operador humano mediante un joystick, que empuja la punta del endoscopio más a lo largo del colon. El movimiento es comparable con el movimiento intuitivo de jugar un videojuego. El sistema también realiza un seguimiento de la ubicación y orientación del endoscopio dentro del colon.


Descripción general del sistema robótico de endoscopio flexible magnético (MFE). 
El endoscopio magnético (abajo a la derecha) está equipado con una cámara endoscópica, un canal de insuflación y un canal de trabajo. La iluminación es proporcionada por un diodo emisor de luz (LED). Se utiliza un brazo robótico KUKA LBR Med para manipular un imán permanente externo. La alimentación de vídeo endoscópica se proyecta en un monitor con una interfaz gráfica que muestra parámetros como la velocidad relativa del robot y la distancia intermagnética.

Los endoscopios convencionales que se utilizan actualmente durante las colonoscopias son difíciles de operar y requieren especialistas capacitados. Los gastroenterólogos a menudo pierden el sentido de dónde está arriba, abajo, izquierda y derecha.

El sistema robótico utiliza Inteligencia Artificial (IA) diseñada y programada para proporcionar imágenes del interior del colon, a semejanza del interior de una tubería. El algoritmo busca un círculo negro en el medio de la imagen. Ese círculo negro es la dirección donde debe ir la punta del instrumento.


Vista esquemática de las capas de control asociadas a los niveles de autonomía. En la primera capa, donde no hay autonomía disponible, el usuario controla manualmente el efector final del robot en cinco grados de libertad (DOF) en un intento de manipular el MFE. En la segunda capa, el usuario controla el endoscopio y el sistema realiza los movimientos adecuados del robot teniendo en cuenta la información de localización y la interacción del campo magnético. En la tercera capa, el usuario tiene un control discreto sobre el endoscopio y el lumen se detecta y sigue de forma autónoma. En la definición estándar de los niveles de autonomía, estos corresponden al nivel 0, 1 y 3, respectivamente. El nivel 2 se define como "autonomía de la tarea" y, en la endoscopia robótica, describe la ejecución autónoma de tareas como la retroflexión o la biopsia guiada.


Los investigadores probaron con éxito este método en un colon artificial y en dos cerdos. Creen que el procedimiento controlado magnéticamente puede ser menos doloroso que las colonoscopias convencionales y podría usarse en pacientes sin sedación.

El equipo planea probar el procedimiento en cinco voluntarios sanos el próximo año. Si tiene éxito, se utilizará para realizar colonoscopias en pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal .

Resultados in vivo. a , Montaje experimental del ensayo in vivo. El brazo robótico está operando el MFE. La transmisión de video endoscópica se muestra en la interfaz de usuario. b , Detalle del marcador de tatuaje utilizado para identificar la distancia máxima alcanzada con un endoscopio convencional. c , El recorrido recorrido por el MFE mediante control autónomo asistido (nivel 3), alcanzando los 85 cm. Se pueden observar dos bucles anatómicos, pudiendo el MFE superar con éxito los giros difíciles. d , Un ejemplo de fotograma de vídeo del sistema que detecta y dirige de forma autónoma el MFE hacia la luz porcina (punto verde).


Fuente: Nature Machine Intelligence , DOI: 10.1038 / s42256-020-00231-9


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