Ocena in vivo miękkiego czujnika optycznego do wykrywania krwawienia w kolonoskopii

Dlaczego wykrywanie ukrytego krwawienia ma znaczenie

Kolonoskopia stała się rutynowym badaniem służącym do wykrywania i usuwania wczesnych objawów raka jelita grubego oraz innych problemów jelitowych. Jednak samo narzędzie, które ratuje życie, w rzadkich przypadkach może powodować krwawienie lub niewielkie pęknięcia ściany jelita. Ponieważ kamera widzi tylko to, co znajduje się bezpośrednio przed jej końcówką, krwawienie rozpoczynające się tuż za nią może zostać przeoczone aż do momentu, gdy stanie się wyraźniejsze. W badaniu tym sprawdzono miękki, oparty na świetle czujnik, który nakłada się na standardowy kolonoskop i dyskretnie monitoruje otaczający płyn pod kątem obecności krwi, mając na celu zwiększenie bezpieczeństwa procedury bez spowalniania pracy lekarzy.

Delikatne akcesorium do powszechnego badania

Naukowcy zaprojektowali cienką, elastyczną osłonę, która zakłada się na kolonoskop tuż za jego końcówką. W osłonie umieszczono drobne przewody świetlne emitujące zielone i podczerwone światło przez wąski kanał, który ciągle pobiera próbkę płynu z wnętrza jelita. W normalnych warunkach oba kolory światła przechodzą przez kanał z jedynie niewielkimi stratami. Gdy do płynu dostaje się krew, zielone światło jest silnie pochłaniane, podczas gdy podczerwień ulega znacznie mniejszemu tłumieniu. Porównując, o ile spada natężenie każdego z kolorów, system może stwierdzić, czy czujnik napotkał krew, a nie zwykły płyn trawienny czy krótkotrwałe zaburzenia mechaniczne.

Testowanie czujnika w żywej tkance

Wcześniejsze prace wykazały, że czujnik potrafi wykrywać sztuczne mieszaniny krwi w fragmentach jelita wołowego poza organizmem. W nowym badaniu zespół wykonał krok bliżej zastosowań klinicznych, testując urządzenie na żywych świniach, których jelita przypominają ludzkie. Dwóch doświadczonych endoskopistów przeprowadziło powtarzane kolonoskopie u dwóch świń. Każda sesja zaczynała się od standardowej kolonoskopii bez urządzenia, następnie przeprowadzano procedury z założoną osłoną, gdy nie występowało krwawienie, a na końcu wykonywano zabiegi, w których celowo wywoływano krwawienie wewnątrz jelita. Lekarze przesuwali endoskop od odbytnicy do wyznaczonego punktu w okolicy dystalnej okrężnicy, podczas gdy czujnik pobierał płyn, a jego elektronika na bieżąco rejestrowała sygnały świetlne.

Jak dobrze wykrywał krew, nie spowalniając lekarzy

W dziesięciu procedurach, w których obecne było krwawienie, czujnik poprawnie wykrył krew za każdym razem, dając czułość 100%. Uzyskał przy tym ogólną dokładność 92%, precyzję 83% oraz swoistość 87%, co oznacza, że fałszywe alarmy zdarzały się stosunkowo rzadko. Dwa fałszywe pozytywy wystąpiły, gdy do czujnika dostały się małe grudki kału i śluzu, chwilowo naśladując efekt optyczny krwi; autorzy sugerują, że dodanie prostego filtra przy wlocie płynu mogłoby zmniejszyć ten problem. Co ważne dla pacjentów i klinicystów, dodatkowa osłona nie wydłużyła zauważalnie czasu potrzebnego na dotarcie endoskopu do miejsca docelowego. Czasy nawigacji z urządzeniem i bez niego były bardzo podobne, a testy statystyczne nie wykazały istotnej różnicy.

Obciążenie pracą, bezpieczeństwo i odporność w sali zabiegowej

Poza prędkością zespół chciał sprawdzić, czy dodatkowy sprzęt nie sprawia, że procedura wydaje się trudniejsza lub bardziej ryzykowna dla endoskopistów. Korzystając ze standardowego kwestionariusza NASA TLX, lekarze oceniali wysiłek umysłowy, wysiłek fizyczny, presję czasu, frustrację i poczucie wydajności po seriach z czujnikiem i bez niego. Ogólne wyniki obciążenia były zbliżone, a test permutacyjny nie wykazał istotnej różnicy, co sugeruje, że urządzenie można wprowadzić bez nadmiernego obciążenia użytkowników. Podczas kilku godzin powtarzanych kolonoskopii jelita świń były sprawdzane pod kątem nieoczekiwanych rozdarć lub krwawień i żadne z nich nie zostało powiązane z czujnikiem. Osłona, przewody świetlne i podłączone rurki pozostały na swoim miejscu i działały przez cały czas, pomimo sporadycznego zatykania się śluzem, które łatwo usuwało się przez przepłukanie.

Od badań na zwierzętach ku bezpieczniejszym badaniom u ludzi

Podsumowując, wyniki pokazują, że miękka, oparta na świetle osłona może zostać dodana do standardowego kolonoskopu, aby wykrywać krwawienie znajdujące się tuż poza polem widzenia kamery, bez spowalniania nawigacji ani zauważalnego zwiększenia obciążenia lekarza w modelu zwierzęcym. Autorzy postrzegają to jako ważny krok w kierunku badań klinicznych na ludziach, jednocześnie zaznaczając, że potrzebne są większe badania, dodatkowe filtry zmniejszające fałszywe alarmy oraz dopracowanie z użyciem materiałów medycznej jakości. Jeśli te kolejne etapy zakończą się powodzeniem, przyszłe kolonoskopie mogłyby dyskretnie zyskać dodatkowy „zestaw oczu” w postaci niewidocznego, działającego w czasie rzeczywistym detektora krwi, pomagając lekarzom wcześniej wykrywać powikłania i zwiększać bezpieczeństwo powszechnie stosowanego badania przesiewowego raka.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: kolonoskopia, wykrywanie krwawienia, czujnik optyczny, urządzenie mikrofluidyczne, screening raka jelita grubego