Valutazione in vivo di un sensore ottico morbido per il rilevamento di sanguinamento durante la colonscopia

Perché prestare attenzione ai sanguinamenti nascosti è importante

La colonscopia è diventata un esame di routine per individuare e rimuovere segni precoci di cancro colorettale e altri problemi intestinali. Eppure lo stesso strumento che salva vite può, in rari casi, causare sanguinamenti o piccole lacerazioni nella parete intestinale. Poiché la telecamera vede solo ciò che si trova direttamente davanti alla sua punta, un sanguinamento che inizia appena dietro può passare inosservato fino a tempi successivi. Questo studio esplora un sensore morbido basato su luce che si applica a un colonscopio standard e sorveglia discretamente il fluido circostante alla ricerca di segni di sangue, con l’obiettivo di rendere la procedura più sicura senza rallentare i medici.

Un accessorio delicato per un esame comune

I ricercatori hanno progettato una manica sottile e flessibile che si adatta attorno al colonscopio subito dietro la sua punta. Incorporate in questa manica ci sono piccole guide di luce che proiettano luce verde e infrarossa attraverso un canale stretto che campiona continuamente il fluido dall’interno del colon. In condizioni normali, entrambe le lunghezze d’onda attraversano il canale con perdite minime. Quando il sangue si miscela al fluido, la luce verde viene assorbita fortemente mentre l’infrarosso è molto meno influenzato. Confrontando quanto diminuisce ciascun colore di luce, il sistema può determinare se il sensore ha incontrato sangue piuttosto che normale fluido digestivo o brevi disturbi meccanici.

Testare il sensore in tessuto vivo

Studi precedenti avevano dimostrato che il sensore poteva rilevare miscele di sangue artificiali in porzioni di colon bovino fuori dal corpo. Nel nuovo studio, il team ha fatto un passo verso l’uso reale testando il dispositivo su maiali vivi, i cui intestini sono simili a quelli umani. Due endoscopisti esperti hanno eseguito ripetute colonscopie su due maiali. Ogni sessione è iniziata con colonscopie standard senza il dispositivo, seguite da procedure con la manica montata ma senza sanguinamento, e infine da procedure in cui il sanguinamento è stato creato intenzionalmente all’interno del colon. I medici hanno fatto avanzare lo strumento dal retto fino a un punto prestabilito nel colon distale mentre il sensore aspirava fluido e l’elettronica monitorava i segnali luminosi in tempo reale.

Quanto bene ha rilevato il sangue senza rallentare i medici

Su dieci procedure in cui era presente sanguinamento, il sensore ha rilevato correttamente il sangue in ogni singolo caso, ottenendo una sensibilità del 100%. Ha registrato una accuratezza complessiva del 92%, una precisione dell’83% e una specificità dell’87%, il che significa che i falsi positivi sono stati relativamente rari. Due falsi positivi si sono verificati quando piccoli aggregati di materiale fecale e muco sono entrati nel sensore, imitando brevemente l’effetto ottico del sangue; gli autori suggeriscono che l’aggiunta di un semplice filtro all’ingresso del fluido potrebbe ridurre questo problema. Importante per pazienti e clinici, la manica aggiuntiva non ha modificato in modo apprezzabile il tempo necessario per guidare il colonscopio fino al punto di destinazione. I tempi di navigazione con e senza il dispositivo sono risultati molto simili e i test statistici non hanno evidenziato differenze significative.

Carico di lavoro, sicurezza e robustezza in sala operatoria

Oltre alla velocità, il team ha voluto sapere se l’hardware aggiuntivo rendesse la procedura più difficile o rischiosa per gli endoscopisti. Utilizzando un questionario standard chiamato NASA TLX, i medici hanno valutato lo sforzo mentale, lo sforzo fisico, la pressione temporale, la frustrazione e la loro percezione della performance dopo le sessioni con e senza il sensore. I punteggi complessivi del carico di lavoro sono risultati simili e un test di permutazione non ha mostrato differenze significative, suggerendo che il dispositivo può essere integrato senza sovraccaricare gli operatori. Durante diverse ore di colonscopie ripetute, i colons dei maiali sono stati ispezionati per lacerazioni o sanguinamenti imprevisti e nessuno è stato attribuito al sensore. La manica, le sue guide di luce e il tubicino collegato sono rimasti in posizione e funzionanti per tutta la durata, nonostante occasionali intasamenti da muco che sono stati facilmente rimossi mediante lavaggio.

Dalle prove animali verso esami umani più sicuri

Nel complesso, i risultati mostrano che una manica morbida basata sulla luce può essere aggiunta a un colonscopio standard per rilevare sanguinamenti appena fuori dal campo visivo della telecamera, senza rallentare la navigazione o aumentare in modo apprezzabile il carico di lavoro del medico in un modello animale vivo. Gli autori considerano questo un passo importante verso studi clinici sull’uomo, pur sottolineando che sono necessari studi più ampi, filtri aggiuntivi per ridurre i falsi allarmi e una messa a punto con materiali di grado medico. Se questi passaggi avranno successo, le future colonscopie potrebbero guadagnare silenziosamente un paio di “occhi” in più sotto forma di un rivelatore di sangue in tempo reale e invisibile, aiutando i medici a intercettare complicazioni prima e a rendere ancora più sicuro un test ampiamente usato per lo screening del cancro.

Citazione: Gerald, A., Palkawong-Na-Ayuddhaya, K., Bono, V.D. et al. In vivo evaluation of a soft optical sensor for bleeding detection in colonoscopy. Sci Rep 16, 13671 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43768-2

Parole chiave: colonscopia, rilevamento sanguinamento, sensore ottico, dispositivo microfluidico, screening del cancro colorettale