A flexibilis endoszkópiában a technológia fejlődése ellenére számos kihívással találkozhatunk, melyek a bonyolult terápiás beavatkozások elvégzését nehezítik. A stabilitás növelése, a térbeli trianguláció megoldása, vagy az erőátvitel pontos szabályozása révén a terápiás paletta tovább bővíthető. Az endoszkópos szubmukózus disszekció (ESD) széles körű elterjedését korlátozza a hosszú tanulási görbe és az eljáráshoz társuló nagyobb szövődményráta. Ezen limitációk leküzdésére számos robotrendszert fejlesztettek az elmúlt időszakban, melyek növelik a hatékonyságot, biztonságosságot és a megbízhatóságot, továbbá új eljárásokat tesznek lehetővé.

Az innovatív endoszkópos technikák és mesterséges intelligencia (MI) rendszerek némelyike ​​összetett eljárásokat segít, mint például az endoszkópos szubmukózus disszekciót, míg mások a diagnosztika javítását, például polipfelismerést és szövettani predikció javítását célozzák. A robotasszisztált endoszkópos rendszerek és a mesterséges intelligencia összekapcsolása a jövőben az önvezető autókhoz hasonló módon segíteni fogja az endoszkóp haladását, a léziók felismerését és a bonyolult terápiás beavatkozások elvégzését.

A robotasszisztált endoszkópos platformokkal szembeni legfontosabb elvárások a biztonságosság, szűk térben is jó manipulációs lehetőség, megfelelő erőátvitel a terápiás beavatkozásokhoz, hatékony mozgathatóság a beavatkozások gyors elvégzéséhez, alacsony költségű szabványosított gyártási technológia, valamint az egyszeri használat lehetősége a sterilizálás és a fertőző betegségek átvitelének elkerülése érdekében (1).

Robotasszisztált flexibilis endoszkópia

Hagyományos flexibilis endoszkópok robotasszisztált manőverezése segíti az eszköz felvezetését, a lumen centralizálásában ad segítséget és stabilizálja az endoszkópot a beavatkozások elvégzéséhez. Az EndoDrive (ECE Medical Products, Erlangen, Németország) volt az első, forgalomba hozott platform, amely egy, az eszközt mozgató motorral lehetővé teszi a kolonoszkópia során az endoszkóp felvezetését és visszahúzását. A motor egy lábpedállal irányítható, ami biztosítja az eszköz haladását, így a vizsgáló mindkét keze szabadon marad a finomabb irányításához és a tartozékok kezeléséhez. Az eszközről az első ismertetést követően további publikáció azonban nem található. Ezt követően számos, robotasszisztált endoszkópos rendszert fejlesztettek, széles körű elterjedése azonban még várat magára. Az Egyesült Államokban (FDA) és/vagy az Európai Unióban (CE-tanúsítvánnyal rendelkező) befogadott, robotasszisztált endoszkópos platformokat foglalja össze az 1. táblázat Boškoski és munkatársai közleménye alapján (2).

1. táblázat Az Egyesült Államokban (FDA) és/vagy az Európai Unióban (CE tanúsítvánnyal rendelkező) befogadott robot asszisztált endoszkópos platformok
Név Befogadás Felhasználás Mozgatás módja
EndoDrive (ECE Medical Products, Erlangen, Germany) CE Diagnosztikus kolonoszkópia Hagyományos endoszkóp motorizált kontrollja (eszköz bevezetés, visszahúzás)
Aer-O-Scope (Ramat Gan, Izrael) FDA, CE Diagnosztikus kolonoszkópia Pneumatikus propulziós rendszer ballonok és a ballonok közti bél szakasz inszufflációjával biztosítja az eszköz haladását
NeoGuide Endoscopy System (Los Gatos, USA) FDA Diagnosztikus kolonoszkópia 16 elektromechanikusan kontrollált szegmens, ami a vastagbél anatómiáját követi és megelőzi a hurokképződést
Endotics (ERA Endoscopy SRL, Peccioli, Olaszország) CE Diagnosztikus és operatív kolonoszkópia Pneumatikus vezérlésű önjáró eszköz, hernyó-szerű mozgással halad előre a bélben
Invendoscope (Invendo Medical, Kissing, Németország) FDA, CE Diagnosztikus és operatív kolonoszkópia Motor vezérelt endoszkóp, melynek flexibilis végét az eszközfogantyúra helyezett vezérlőpanelről lehet irányítani, és akár 180 fokban is visszahajlítani
ColonoSight (Stryker GI Ltd., Haifa, Izrael) FDA Diagnosztikus kolonoszkópia Újrahasználható kolonoszkóp egyszer használatos műanyag hüvellyel, amibe levegőt befújva biztosítható az eszköz előrehaladása a bél lumenének inszufflációja nélkül
Flex Robotic System (Medrobotics, Raynham, Mass, USA) FDA Robot asszisztált ESD a rectosigmoidealis területen Konzolon keresztüli eszköz irányítás révén transzanális teljes rétegvastagságú reszekció
Endomina (Endo Tools Therapeutics, SA-ETT, Gosselies, Belgium) CE Elhízás kezelése Egyszer használatos “over-the-scope” eszköz triangulációhoz és plikációhoz

A flexibilis önjáró kolonoszkópok használata csökkenti a beavatkozás során jelentkező fájdalmat, mert a béldisztenzió kisebb mértékű, és ezáltal a perforáció kockázata is kisebb, továbbá a coecumelérés aránya nagyobb. A robotasszisztált endoszkópos operatív platformok használata általában rövidíti a beavatkozás idejét, növeli a biztonságosságot. Triangulációs technikákkal, többirányú trakcióval a műtéti terület láthatósága növekszik, a vakon végzett disszekció aránya, és ezáltal a szövődmények aránya is csökken a beavatkozási idő rövidülése mellett (3). Egy másik fejlesztési irány a bariatrikus/testsúlycsökkentő eljárások területén figyelhető meg. Az Endomina eszköz például egy egyszer használatos triangulációs és plikációs eszköz a gyomor térfogatának csökkentésére, ami valójában csak az egyes lépések automatizálásában tekinthető robotszerűnek. Egy ennél nagyobb mértékben automatizált rendszer az EndoZip (NitiNotes, Caesarea, Israel), ami a gyomorba levezetését követően az eszköz végén lévő kamrába szívja be a gyomorfalat vákuum alkalmazásával, amit ezután egy automatikusan alkalmazott teljes rétegvastagságú öltéssorozat húz össze és 2-5 ismételt varratsorozat alkalmazásával érhető el a gyomor csőszerű (sleeve) beszűkítése. Ezzel az új, automatikus, felhasználóbarát beavatkozással az operátorfüggőség csökken, a gyomorszűkítés egyszerűsödik, sztenderdizált teljes rétegvastagságú, potenciálisan tartós öltések jönnek létre, és endoszkópos alapkészségek (overtube, felső GI-endoszkópia) is elegendőek az alkalmazáshoz (4).

Fejlesztésre váró lépések a robotasszisztált endoszkópiában

Újabb endoszkópos eszközök és technikák kidolgozására van szükség az előrehaladottabb malignus léziók eltávolításához. Olyan teljes rétegvastagságú reszekciós eszközök fejlesztése lenne kívánatos, melyekkel az extraluminális térben is lehet manipulálni például limfovaszkuláris képletek kinyerésére. Amint azonban az endoszkóp a tápcsatorna lumenén kívülre jut egy perforáción, nyíláson keresztül, az intaluminális tér disztenzióját fenntartó légnyomás csökkenése miatt a lumen összeesik. Szükséges ezért olyan tartószerkezetek fejlesztése is, melyek a lumen összeesését megakadályozva biztosítják a megfelelő operatív terület biztosítását. A reszekció befejezése után hatékony, teljes rétegvastagságú robotikus varróeszközökre is szükség van a béltraktus integritásának visszaállítására. Az operatív eszközök irányítása során a haptikus visszajelzés is fontos annak érdekében, hogy a szöveti trauma minimalizálható legyen és a precizitás növekedjen. A robotikus platform használatához szükséges tanulási időt is kívánatos rövidíteni strukturált oktatási programokkal, hogy a hagyományos reszekciós technikákhoz képest gyorsabban elterjedhessenek, és akár kisebb gyakorlattal rendelkező endoszkóposok számára is elérhetővé váljanak (3).

Mesterséges intelligencia és automatizálás a tápcsatorna endoszkópiájában

Az MI endoszkópos felhasználásának jelenlegi legismertebb és legtöbbet vizsgált területe a diagnosztikus endoszkópia, ahol a vizsgálót valós időben segíti a szoftver a léziók felismerésében (CADe) és karakterizálásában (malignitás, mélységi invázió, szövettani predikció, CADx). Számos ilyen döntéstámogató rendszer már kereskedelmi forgalomban van, és robbanásszerű terjedésük várható (Olympus ENDO-AID, FujiFilm CAD Eye, Medtronic GI Genius, Odin Vision CADU and CADDIE). Ezek a rendszerek csökkentik az „adenoma miss rate” arányát a hagyományos fehér fényű endoszkópiához képest, pontosságuk meghaladja a 95%-ot, költséghatékonyak kolorektális rák megelőzésében és a mortalitás csökkentésében, Barrett neoplasia detektálásban is sikeresen alkalmazhatóak (5). Az endoszkópos minőségi mutatók automatikus értékelésében is várhatóan segítséget jelent majd a közeljövőben az MI, például az előkészítés minőségének, a vizsgálatok teljességének és az elváltozások azonosításának vonatkozásában. A várható fő előny az endoszkópos elváltozások és állapotok kimutatásának és optikai diagnosztizálásának szabványosítása, amely egységesen magas minőségi színvonalat biztosít a tápcsatorna neoplasztikus elváltozásainak diagnosztikájában és kezelésében. Az MI célja nem a tapasztalt endoszkóposok teljesítményének javítása, hanem a kevésbé tapasztalt endoszkóposok teljesítményének expert szintre emelése. Ez különösen fontos a minőségbiztosítási programok még mindig nem optimális végrehajtása miatt (6).

Aa beavatkozás fázisainak felismerése, az eszközök felismerése, az operatőr képességeinek/teljesítményének értékelése és ezzel egyénre szabott képzés kidolgozása jelenthet potenciális előnyöket az MI alkalmazása során (1. ábra). Az egyszerű feladatok automatizálása lehet az első lépés, de a trakcióban, szövetmegfogásban, az endoszkóp automatikus centralizációjában, továbbá a beavatkozás alatti döntéshozatalban és adverz események előrejelzésében is számos lehetőség van az MI igénybevételére (7).

Virtuális valóság, kiterjesztett valóság lehetőségei

A virtuális valóság és a kiterjesztett valóság (VR/AR) nyújtotta előnyök elsősorban az endoszkópos képzésben használhatók ki. A hagyományos mester-tanítvány modellhez és a különböző mechanikus endoszkópos szimulátorokhoz képest a VR/AR-alapú szimulátorok jóval portábilisabbak (haptikus visszajelzésű vezérlők, VR/AR-szemüvegek) és flexibilisebbek (hardverváltoztatás nélkül konfigurálható endoszkópos beavatkozások). Segítségükkel komplex terápiás eljárások szimulálhatók, lehetővé téve összetett döntéshozatalokat. Nagyobb valósághűség révén fejlesztik a technikai és kognitív képességeket, az AR javítja az anatómiai tudást, továbbá a beavatkozás alatti expert irányításra is lehetőség van. A VR segítheti a kezdőket abban, hogy gyorsan kompetenciát szerezzenek, és hamarabb váljanak gyakorlottá a valósághű háromdimenziós környezetben végzett szimulációk révén mind rutinszerű, mind komplex esetekben (8).

Összefoglalás

A robotika egyre komplexebb endoszkópos beavatkozások elvégzését teszi lehetővé. Háromdimenziós képalkotás, VR/AR-technológiák alkalmazása a precizitást növeli, a tanulási görbét gyorsítja, a szövődmények arányát csökkenti. A technológia magában hordozza a távoli vezérlés lehetőségét is. Jelenleg még nagyon kezdetleges a robotendoszkópos technológia, szemben a közel 30 éve alkalmazott robotasszisztált sebészettel. Elterjedéséhez jelentős olyan fejlesztések szükségesek, amik a hagyományos endoszkópiában még nem érhetők el.

Az MI széleskörűen alkalmazható az endoszkópiában, a léziók felismerésén és diagnosztikáján túl képes a beavatkozásokat segíteni és előrejelezni a kockázatokat. A beavatkozás lépéseinek azonosítása és az anatómiai tájékozódási pontok felismerése révén értékelni tudja a minőségi mutatókat, robottechnikával kombinálva támogathat komplex beavatkozásokat, segítheti a döntéshozatalt. A technológia folyamatos fejlődése révén a terápiás endoszkópia ma ismert határai várhatóan jelentősen kitolódnak a nem túl távoli jövőben.

(Szerző: Prof. dr. Vincze Áron tanszékvezető egyetemi tanár, Pécsi Tudományegyetem, Klinikai Központ, I. Sz. Belgyógyászati Klinika Intervenciós Gasztroenterológiai Tanszék)