COLONSCOPIA ROBOTICA ENDOTICS

Indolore. Sicura. Sterile. Monouso.

 

 

La colonscopia è un esame che permette di osservare direttamente il tratto digestivo inferiore, e cioè il retto, il sigma, il colon, il cieco e l’ileo terminale, attraverso l'introduzione di uno strumento che si chiama colonscopio.

Tale metodica viene eseguita introducendo la sonda dall'ano e risalendo con lo strumento lungo il grosso intestino mediante la progressiva insufflazione di aria e complessi movimenti tecnici tesi a superare le numerose “pieghe” che il viscere presenta. L'esame è normalmente ben tollerato, tuttavia, in soggetti con colon particolarmente tortuoso, la presenza di tratti fortemente angolati o fissi, può determinare l’insorgenza di dolore. La sintomatologia dolorosa origina dalla messa in tensione delle strutture viscerali nei “punti di piega del colon”, in quanto lo strumento, a fronte di una flessibilità della sua prima porzione che permette di impegnare gli angoli colici, viene spinto dall’esterno con una naturale tendenza a progredire secondo una linea retta e non seguendo le curve del viscere. Pertanto, l’endoscopio deve il suo avanzamento allo scivolamento sulle pareti coliche che nei “punti di piega” si traduce in un “effetto sponda” con stiramento e distensione del colon e delle strutture che lo sostengono con conseguente generazione del dolore. La tensione in tali sedi è direttamente proporzionale alla forza impressa sullo strumento dal medico e quindi può raggiungere alte intensità con elevato stress meccanico del viscere e percezione di dolore da parte del paziente.

In tale situazione è possibile somministrare un farmaco sedativo in associazione con un antidolorifico o, in alternativa, un farmaco anestetico, che consentono l’esecuzione dell’esame con adeguata riduzione o assenza di dolore. Tuttavia, occorre sottolineare che il dolore è un campanello d’allarme importante dello stress meccanico impresso sul viscere e sottovalutarlo o sopprimerlo potrebbe tradursi in una grave complicanza come, ad esempio, perforazione o lacerazione del colon, strappamento dei mesi, lesione splenica, imponenti riflessi vagali ed aritmie cardiache: eventi estremamente rari ma riportati in letteratura.

Per tali motivi, da anni la ricerca sta lavorando per trovare uno strumento in grado di garantire le stesse prestazioni della colonscopia standard ma senza averne i difetti.

Anatomia del colon

Meccanismo dello stress meccanico impresso

      sul colon dal colonscopio tradizionale

Alternative alla colonscopia tradizionale:

Colonscopia virtuale: è la principale indagine radiologica per lo studio del grosso intestino. Si esegue una scansione TAC dell'addome previa iniezione nel colon di un mezzo di contrasto ed aria e successiva ricostruzione tridimensionale computerizzata dell'organo. La procedura si è qualificata sicuramente come metodica di diagnosi indolore alternativa alla colonscopia tradizionale, ma non ha la capacità di valutare le alterazioni cromatiche o vascolari della mucosa, visualizzare polipi molto piatti ed eseguire prelievi bioptici, quindi con una capacità diagnostica inferiore a cui si associa un esposizione a radiazioni ionizzanti, seppur di bassa intensità.

La Capsula del colon (colonscopia capsulare): permette una visione diretta della superficie colica ma risulta ostacolata dalla possibile presenza di materiale intestinale che ne potrebbe limitare la visione, l'impossibilità di eseguire biopsie o polipectomie endoscopiche ed il rischio di occlusione intestinale in presenza di stenosi neoplastiche del colon che potrebbero impedirne la progressione.

Da questi presupposti, traendo ispirazione dalla natura (biomimetica), nasce la Colonscopia robotica Endotics.

Definizione

La biomimetica è lo studio consapevole dei processi biologici e biomeccanici della natura come fonte di ispirazione per il miglioramento delle attività e tecnologie umane. La natura viene vista come modello per la progettazione di oggetti e di manufatti tecnici.

Il Colonscopio robotico (Endotics System) mima il movimento di un bruco geometrida per avanzare lungo il colon con una azione di spinta autonoma e quindi senza la necessità di una forza manuale o meccanica dall’esterno. 

Il colonscopia robotico trae ispirazione dal meccanismo di locomozione di un bruco geometrida

La prima generazione robotica non possedeva il canale operatore e quindi si configurava come soluzione diagnostica indolore, ma ancora una volta senza le capacità di eseguire biopsie intestinali o la rimozione di polipi.

Da poco più di un anno è stato implementato nel colonscopio robotico il canale operatore (seconda generazione) che consente il passaggio di strumenti endoscopici (es. pinze per prelievi bioptici, anse per polipectomia) per eseguire procedure operative e colmare il gap con la colonscopia tradizionale.

Nel nostro centro è in funzione il colonscopio robotico Endotics di seconda generazione da 12 mesi (febbraio 2016) e ne riportiamo l’analisi tecnica e l’esperienza d’uso dopo un anno di esercizio.

Tecnologia e meccanismo di locomozione

La sonda robotica è costituita da un cilindro di silicone estremamente flessibile che grazie ad un meccanismo pneumatico ha la capacità di allungarsi ed accorciarsi.

In testa ed in coda possiede due sistemi di ancoraggio (clamp) che gli consentono di fissarsi al viscere mediante delicata suzione della mucosa colica.

È connessa alla workstation di comando con un tubo sottile attraverso il quale passano i meccanismi di controllo ed il canale operatore per l’inserimento degli strumenti necessari per l’esecuzione di prese bioptiche e polipectomie endoscopiche.

La sonda robotica ha una lunghezza variabile da 25 a 43 cm in minima e massima estensione ed un diametro di 17 mm.

Nella sua progressione, il colonscopio è completamente comandato dall'esterno dal medico che mediante un joystick ne decide la direzione, ne controlla l'allungamento o l'accorciamento ed i cicli di avanzamento.

           Colonscopio robotico                        Workstation

              Endotics System            

Colonscopio robotico  in minima estensione

Colonscopio robotico  in massima estensione

"Coda" di connessione alla Workstation  

Movimenti della testa del colonscopio robotico

Esecuzione

Il medico connette la sonda colonscopica alla workstation, quindi inserisce manualmente il dispositivo nel retto attraverso l'ano fino al totale impegno del corpo robotico nel colon (fig.1).

Da questo momento in poi la sonda è gestita solo tramite l’unità di comando esterna mediante un joystick che consente il completo controllo del robot. Il medico può insufflare aria per distendere le pareti intestinali, orientare la testa in ogni direzione e far avanzare la sonda senza azioni di spinta o rotazione manuale o meccanica dall'esterno. Il robot si fissa in coda mediante un delicato meccanismo di suzione della mucosa colica e si allunga per progredire all’interno del viscere. Raggiunta la massima estensione si fissa in testa, libera la coda e si accorcia per iniziare un nuovo ciclo di progressione al pari del sistema di locomozione di un bruco (fig.2).

Quando la sonda raggiunge la valvola ileocecale, il medico la estrae tirandola dall'appendice di collegamento alla workstation. L'analisi della mucosa potrà essere effettuata sia durante l'avanzamento del colonscopio che durante la sua estrazione.

Qualora si debba eseguire una biopsia o una polipectomia, il robot è dotato di apposita funzione che fissa la testa in prossimità della lesione e permette l’introduzione attraverso il canale operativo degli strumenti per il prelievo bioptico.

Finito l’esame il dispositivo viene eliminato in quanto monouso.

Il vantaggio di una locomozione autonoma indipendente da forze di spinta esterne, che possono raggiungere anche elevata intensità, si traduce in una blanda messa in tensione delle stutture del colon e di una considerevole riduzione dello stress meccanico di parete con netta riduzione del dolore e l’assenza delle già citate complicanze come la perforazione/rottura del viscere o imponenti stimoli vagali.

Il colonscopio robotico procede assecondando le fisiologiche curve del colon con minimo trauma e libero da vincoli che ne condizionano le direttrici di avanzamento.

Una volta superata una “curva critica”, grazie al peculiare meccanismo di avanzamento, cessa anche il minimo stress meccanico esercitato dal corpo robotico durante la progressione, in quanto la “coda” del robot attraverso cui è collegato alla workstation è estremamente flessibile e di piccolo calibro e non possiede la necessaria forza per sottoporre a tensione l’angolo colico.

La coda del robot è estremamente flessibile e di calibro ridotto e non in grado di sottoporre a tensione l’angolo colico

In alcuni casi è possibile l’insorgenza di coliche gassose dovute all’insufflazione dell’aria, normalmente facilmente controllabili con l’aspirazione della stessa o la somministrazione di spasmolitici (es. buscopan). Generalmente tali coliche, si verificano nelle prime fasi dell’esame in quanto l’insufflazione di aria si propaga a tutto il viscere con possibile stimolazione delle fisiologiche contrazioni intestinali. Tuttavia, una volta superato l’angolo sinistro del colon, tale sintomatologia è di ancor più rara insorgenza in quanto, per il peculiare meccanismo di locomozione con ancoraggio mediante clamp, il tratto di colon a valle dell’endoscopio non viene più insufflato (meccanismo di compartimentazione).

Ne consegue un esame molto ben tollerato e sicuro sia sotto l’aspetto traumatico che di possibili trasmissioni di infezioni legate alla disinfezione dello strumentario endoscopico, poichè, essendo monouso, viene eliminato al termine della procedura. Questo permette di garantire la sterilità dello strumento e azzera il rischio di una trasmissione crociata di microrganismi.

Clamp di testa e di coda attraverso i quali il colonscopio robotico si fissa alla mucosa del colon
Fig.1: introduzione manuale dello strumento
Fig.2: locomozione autonoma del colonscopio robotico
Simulazione del meccanismo di ancoraggio alla mucosa mediante clamp

Colonscopio robotico nel lume colico

Suzione della mucosa nel camp di testa

Chiusura del clamp con ancoraggio del colonscopio alla parete colica

Simulazione endoluminale della chiusura del clamp con ancoraggio del colonscopio alla mucosa

Confezione monouso: azzeramento del rischio di trasmissione crociata di infezioni

Capacità diagnostica:

la capacità diagnostica è equivalente alla colonscopia tradizionale, in quanto non cambia il modo in cui il colon viene visualizzato, e cioè visione diretta del lume colico mediante una telecamera, ma il modo in cui il colonscopio percorre il colon, ovvero per locomozione autonoma piuttosto che spinta esterna:

Dalle foto si evidenzia l’elevata qualità delle immagini e l'accuratezza diagnostica: 

(immagini di proprietà dell'autore)

Fondo ciecale

Colon trasverso

Ampolla rettale

Valvola ileocecale

Colon sinistro

Pavimento rettale

Colon destro

Sigma

Il recupero dopo l’esame da parte del paziente è molto rapido, sia per la mancata somministrazione di farmaci sedativi o anestetici che per il ridotto stress meccanico sul colon che in alcuni soggetti provoca delle algie addominali a lenta risoluzione. 

Evoluzione della tecnica ed esperienza personale:

Inizialmente i tempi di esecuzione erano abbastanza lunghi, sia per la normale curva di apprendimento della tecnica, controllare lo strumento con un joystick è estremamente differente che manovrarlo con 2 manopole o con diretti movimenti di torsione impressi sul colonscopio, che per il perfezionamento della tecnica stessa. Attualmente siamo passati da un tempo medio di circa 60-70 minuti a 30-40 min. in particolare grazie all’introduzione di un irrigiditore della coda che viene usato nelle prima fase dell’esame e che permette il superamento del sigma in tempi estremamente più brevi senza influenzarne l’efficacia in termini di dolore.

L’irrigiditore è una filo metallico semirigido che viene inserito nel canale operatore dell’endoscopio e che ne impegna solo la “coda”, consentendo una spinta iniziale più efficace. Una volta superato il sigma viene rimosso per restituire adeguata morbidezza alla coda dell’endoscopio per non esercitare tensione elastica sul sigma stesso e sulle flessure.

L’idea dell’irrigiditore è un mio contributo personale e nasce dalla mia esperienza nel posizionamento del pallone intragastrico per la cura dell’obesità, infatti anch’esso usa il medesimo principio di un irrigiditore posizionato nel canale di insufflazione che viene rimosso una volta raggiunto il corpo gastrico e che serve a potenziarne l’effetto spinta iniziale.

Irrigiditore della coda (Dr. A. Morri)

Introduzione nel canale operatore dell’irrigiditore per facilitarne la progressione iniziale.

Operatività:

il colonscopio robotico a fronte di una tollerabilità dell’esame nettamente superiore alla colonscopia tradizionale consente, allo stato attuale, una operatività più limitata.

Il limite nasce dalle caratteristiche della sonda robotica che tuttavia ne sono anche il pregio, e cioè l’estrema morbidezza e flessibilità grazie alle quali permette l’esecuzione di un esame senza dolore.

Il colonscopio è in grado di allungarsi ed accorciarsi e questa concetto è valido anche per il canale operatore stesso che ha una conformazione spiraliforme. La tecnica di prelievo bioptico o di polipectomia è la medesima della colonscopia tradizionale, pertanto gli strumenti che attualmente si usano per eseguire biopsie o polipectomie endoscopiche sono i medesimi della colonscopia standard, strumenti più o meno rigidi, creati per endoscopi con corpo rigido e canale operatore rigido. È facile comprendere che introdurre uno strumento rigido in un corpo molto più flessibile e con un canale operatore spiraliforme si può tradurre in una distorsione del corpo robotico stesso. Il colonscopio può nuovamente essere riposizionato per il corretto prelievo, ma per polipi localizzati in punti di difficile accesso è possibile che il colonscopio robotico non abbia la forza di “piegare” la pinza da biopsia o l’ansa da polipectomia nei movimenti estremi. Quindi l’operatività è attualmente ostacolata dall’assenza di tools (strumenti) specifici per l’endoscopio robotico, in particolare strumenti con adeguata  flessibilità che non ne distorcano l'orientamento durante la loro introduzione, accessori sui quali si sta lavorando. Altra soluzione, che dovrebbe presto vedere la luce, è la nascita del colonscopio robotico di III° generazione, che grazie a un meccanismo di flessione della punta più potente, permetterà una minore distorsione della stessa durante l’uso di strumenti rigidi non specificatamente progettati per una strumento tanto morbido.

Il colonscopio robotico inoltre non consente  il superamento di tratti stenotici (stenosi infiammatorie o neoplastiche) dovuti alla debole spinta di propulsione dello strumento non in grado di forzare aree di calibro ridotto e rigide (che si traduce nel pregio di non poter causare complicanze come la perforazione o la lacerazione del colon), e l’esecuzione di complesse manovre endoscopiche come la dilatazione di stenosi e il posizionamento di stent endoscopici. 

In conclusione, il colonscopio robotico Endotics consente di eseguire biopsie random per lo studio di coliti specifiche, tratti infiammatori, lesioni sospette per cancro e polipectomie semplici (polipi di piccole dimensioni o in segmenti colici favorevoli).

Qualora venisse rilevata una lesione difficilmente asportabile con tecnica robotica, l’esame può comunque essere agevolmente convertito in tecnica standard nella medesima seduta, con estrazione del dispositivo robotico ed immediata introduzione del colonscopio tradizionale. 

 

Diffusione della metodica:

La colonscopia robotica è molto recente ed in evoluzione, sicuramente è una tecnica promettente e di indubbio fascino, tuttavia i costi di esecuzione sono estremamente elevati, e questo ne condiziona la rapida diffusione.

Le sonde robotiche sono monouso ed il costo attuale di ogni singolo dispositivo è “discreto”, pertanto, a differenza della colonscopia standard e della colonscopia virtuale (tecnologie pluriuso), la colonscopia robotica non è ammortizzabile. Questo rende la metodica non vantagiosa economicamente per le strutture sanitarie, che utilizzano prevalentemente strumenti diagnostici pluriuso con messa a regime degli stessi e riduzione dei costi delle prestazioni.

 

Conclusioni:

La colonscopia robotica Endotics si propone come una valida alternativa alla colonscopia tradizionale nello studio delle patologie del colon, consentendo una equivalente visione del lume colico (capacità diagnostica diretta) e l’esecuzione di prelievi bioptici e polipectomie semplici.

Proprio per queste caratteristiche risulta intuitivamente superiore alla colonscopia virtuale (visione del colon non diretta, ma ricostruita al computer e nessuna possibilità di eseguire biopsie o polipectomie) e alla colonscopia capsulare (visione diretta del lume ma nessuna possibilità di eseguire prelievi bioptici).

Le caratteristiche intrinseche di flessibilità, locomozione autonoma e l’essere monouso lo rendono superiore alla colonscopia tradizionale in termini di riduzione del dolore e di complicanze (lesioni viscerali, trasmissione infettiva, effetti collaterali dei farmaci usati per la sedoanalgesia) ma ne condizionano una minore operatività, anche per l’assenza di tools endoscopici specifici, e una limitata diffusione (elevati costi).

È opinione personale che i due esami non debbano fronteggiarsi ma essere complementari con un connubbio superiore a quello che esiste tra colonscopia virtuale e colonscopia standard.

Dr.med. Andrea Morri

Spec. Chirurgia Generale

Endoscopia Digestiva

Referente Svizzero per la

Colonscopia Robotica Endotics

 

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