Camera kan van buitenaf endoscoop in lichaam traceren

Wetenschappers hebben een camera ontwikkeld die lichtbronnen in een lichaam kan lokaliseren. De vinding kan artsen helpen bij het traceren van endoscopen in het lichaam, op basis van fotonen die door de huid komen.

Artsen gebruiken steeds vaker endoscopen voor het stellen van diagnosen of bij behandelingen en ook bij robotische chirurgie is een kijkje nemen binnen het lichaam in toenemende mate van belang. Bovendien kunnen ze steeds verder in het lichaam binnendringen met apparatuur. Voor veel toepassingen is het precies kunnen lokaliseren van de medische instrumenten belangrijk, maar tot nu toe waren de methodes hiervoor nog beperkt.

Het gebruik van licht in het zichtbare spectrum om de locatie te bepalen werd beperkt doordat fotonen te veel verspreid raken door de huid. Alleen bij huidlagen van enkele millimeters dikte bereiken voldoende fotonen sensoren om iets te kunnen zeggen over de positie van de lichtbron.

Wetenschappers van de University of Edinburgh en de Heriot-Watt University beschrijven nu hoe ze een single-photon avalanche detector, of spad, inzetten om het licht van een glasvezel voor bijvoorbeeld endomicroscopie op centimeterniveau te traceren. De spad is een cmos-array van 32x32 pixels die ook bekendstaat als een MegaFrame. De wetenschappers gebruiken als lichtbron een laser die pulsjes op een golflengte van 785nm uitzendt. Licht in het nabij-infrarode spectrum van tussen 700 tot 900nm wordt minder geabsorbeerd door weefsel dan zichtbaar licht.

De camera heeft aan de detectie van enkele fotonen die zonder verspreiding de sensor bereiken, voldoende. Door middel van de Time Correlated Single Photon Counting-techniek weten ze zo histogrammen op te stellen van de aankomststatistieken van de fotonen. De tijdresolutie hierbij is ongeveer 50 picoseconde; door de tijd tussen verzending en ontvangst van de fotonen te registreren, kan de techniek tot op de centimeter de locatie bepalen. Hiermee verkrijgen ze betrouwbare informatie over de locatie van de lichtbron, zelfs als deze tot op 25cm onder de huid zit. Ze demonstreerden dit door de glasvezel met laser in een kip en in een schapenlong te plaatsen.

Volgens de onderzoekers is hun systeem, met een camera op een tripod, compact en is het in te zetten in omgevingen met verlichting aan, zoals in operatiekamers. Ze publiceren hun werk onder de naam Ballistic and snake photon imaging for locating optical endomicroscopy fibres in het wetenschappelijke tijdschrift Biomedical Optics Express.

Reacties (23)

[tdhoor]

Zelf arts zijnde zie ik nog niet direct een praktisch nut hiervan in. Lokalisatie van bepaalde letsels in het gastro-intestinaal stelsel is eigenlijk niet zo moeilijk visueel/ anatomisch. En veel verder dan het eerste stuk van de dunne darm kun je toch niet komen met een endoscoop.
De dikke darm kun je dan weer wel evalueren, maar daar is zoals reeds aangehaald de afstand van de scoop eigenlijk de beste maatstaaf om het te lokaliseren (itt effectieve plaats in de buik wand dit verschilt nogal van persoon tot persoon; de ene heeft nu eenmaal meer darm dan de andere). Het is niet zo dat een chirurg die eenletsel moet wegnemen tot op de centimeter moet weten waar in de darm het ligt. Er worden toch altijd ruime marges weggenomen, of 'anatomisch reseceerbare zones'.
Voor het hele stuk tussen het begin van de dunne darm en de dikke darm (vlot 7-9m) gebruikt men geen scoop.
Andere 'organen' zoals urinewegen en galwegen lijken mij persoonlijk ook niet zoveel nut te ondervinden van deze 'externe' lokalisatie.

Kortom: leuke technische prestatie, maar het is niet ontwikkeld vanuit de geneeskunde wat mij betreft.

[Kliko]

Heb zelf een tijdje in de endoscopenbusiness gewerkt, maar nooit echt gemerkt dat artsen deze informatie misten. Misschien is het voor in een long inderdaad handig om te weten waar precies. (Niet eerste bronchie links, derde bronchie rechts ).

Maar voor andere organen zou ik het niet zo snel weten waarom het echt handig kan zijn. Bij darmen kijken ze gewoon naar hoeveel cm erin is gegaan en hoeveel bochten ze hebben gemaakt. En bij andere organen weet je gewoon waar je zit in het lichaam. Kwestie van anatomie kennis.

Interessant dat er blijkbaar toch interesse voor is bij artsen om dit te gebruiken.

[Bart.net]

Ik heb zelf in het verleden ook wat scopieën gezien.
Natuurlijk weten artsen meestal wel waar ze zitten door het aantal cm of anatomie. Je kan je voorstellen dat het in sommige gevallen lastiger is, bijvoorbeeld bij een wat stevige patiënt, maar daar is overheen te komen.
Het nadeel is dat dit niet gerapporteerd wordt. Als endoscopist moet je maar onthouden waar je die ene foto precies hebt gemaakt, of je moet het handmatig aangeven bij het maken van de foto. Zelfde geldt bij het nemen van een biopt, dat moet je opschrijven of onthouden.
Zie het als een soort GPS-data in je foto's. Het heeft niet altijd meerwaarde, maar het kan handig zijn, en een redmiddel bij een ongewone anatomie of als je van je zoveelste scopie een verslagje moet schrijven.

[D11]

Ik kan me ook voorstellen dat bij een niersteen je kunt zoeken waar deze zit en dan direct met geluidsgolven de niersteen kunt verpulveren.

Ook bij het zoeken van een tumor in het lichaam kan het handig werken.

Uiteraard kan je dit in veel gevallen ook wel met een MRI opsporen, maar in sommige gevallen niet. Bijvoorbeeld als de patient metalen onderdelen in het lichaam (pacemaker, kunstheup, etc) heeft.

Mogelijk is het ook goedkoper dan alsnog een MRI maken.

[Kliko]

Vergelijkbare dingen doen ze tegenwoordig ook al met endoscopen zelf. Met een soort babyscope zoals bijvoorbeeld spyglass van Boston Scientific kunnen ze galstenen weghalen met een soort laser. linkje:
http://www.bostonscientif...visualization-system.html

Via het werkkanaal een tweede kleinere endoscope invoeren (besturen met dat witte ding die op de grote endoscope zit geklikt) die in het nauwe kanaal kan van de galblaas in en dan de steen verpulveren met een laser.

filmpje (actie vanaf 1:13): https://www.youtube.com/watch?v=5XyrghtGWO4

[Bart.net]

MRI is duur (minimaal €300) en heeft lange wachttijden, dus goedkoper lijkt me niet.
CT is wel goedkoper, maar heeft als nadeel de stralingsbelasting.

[t link]

een MRI is niet minimaal 300, ik had een MRI voor wetenschappelijk onderzoek en die koste 250 (ze declareerde het prongeluk bij de verzekering dus ik kon zien hoeveel het koste).

[D11]

MRI is duur (minimaal €300) en heeft lange wachttijden, dus goedkoper lijkt me niet.

Ik zei ook

Mogelijk is het ook goedkoper dan alsnog een MRI maken.

of in andere woorden: Het traceren van de locatie van de endoscoop is waarschijnlijk goedkoper dan het maken van een MRI scan.

[Reactie gewijzigd door D11 op 23 juli 2024 18:14]

[Chuk]

Ik veronderstel dat het nooit kwaad kan om extra bevestiging te krijgen via een second channel. Moesten ze toch ooit per ongeluk ergens anders zitten dan ze oorspronkelijk dachten kan dat vermoed ik vrij nare gevolgen hebben...

[Verwijderd]

Er is geen betere manier om te bepalen waar men zit dan het beeld van de camera.
Ik kan me werkelijk geen enkele praktische use case van deze technologie voorstellen.

[Verwijderd]

Wetenschappers van de University of Edinburgh en de Heriot-Watt University....

Ik ben zelf ook wetenschapper en merk dat er veel geloofwaardige verhalen worden verzonnen voor het krijgen van funding of voor PR van academisch onderzoek. Of deze use cases ook waar zijn kun je meestal vrij moeilijk nagaan (zonder zelf een marktbevraging te doen), en dat weten die wetenschappers ook ;-)

Voor mij is het dus nog niet duidelijk of de artsen hier daadwerkelijk achter vragen.

[t link]

Dit is inderdaad een groot probleem in de wetenschap, uberhaupt genoeg middelen krijgen voor onderzoek is een probleem wat tot kleuring van de uitslag zorgt. Zo worden heel veel psychologie onderzoeken uitgevoerd op psychologie studenten, het is zelfs vereist voor die studie om deel te nemen aan onderzoeken. Dit is natuurlijk een extreem slechte representatie van de maatschappij in het algemeen, maar een alternatief mist.

[L0we]

"En bij andere organen weet je gewoon waar je zit in het lichaam."

Er wordt steeds verder in je lichaam gewerkt met de endoscoop. Ik kan me voorstellen dat als je een eind de darm in bent, het bepalen van hoeveel van de endoscoop erin zit niet meer betrouwbaar is. Met deze techniek kan je op de centimeter bepalen waar je zit. Denk dat dat op de traditionele manier wat lastiger wordt

[Verwijderd]

De darm is redelijk mobiel in de buik, ik kan me niet zo direct inbeelden waarom men zou moeten weten waar exact tov de buikwand men op elk moment zit. Trouwens is het heel eenvoudig om dit alsnog te weten: gewoon de endoscoop richting buikwand bewegen, dan ziet men hem gewoon van buitenaf.

[Verwijderd]

Nu doen ze dat meestal met rontgen en dat is lastig, tijdrovend en niet zonder neveneffecten. Als de resolutie hier voldoende is gaat dat voor sommige procedures veel makkelijker maken. Röntgen heeft natuur wel het voordeel dat de je omgeving ook ziet, je kan dus zien of je in een orgaan zit, dat kan de nieuwe methode je alleen bij benadering zeggen.

[axg]

Begrijp ik het goed dat deze methode nog niet toepasbaar is op de huidige endoscopen en dat een dergelijke endoscoop die door de camera gezien kan worden voorzien moet zijn van een laser?

Verder wel een super goede vooruitgang!

[SSDtje]

Ik zelf moest het artikel eerst tot hier lezen "Wetenschappers van de University of Edinburgh en de Heriot-Watt University beschrijven nu hoe ze een single-photon avalanche detector, of spad, inzetten om het licht van een glasvezel voor bijvoorbeeld endomicroscopie op centimeterniveau te traceren."
Om te berijpen waar het nu precies over ging.
Maar goed dat is dus duidelijk nu, en het mag gezegd worden, mooie ontwikkeling dit.
En dan met name dat het licht tot aan een diepte van 25cm nog te traceren is.
Dit maakt, dat het voor meer toepassingen inzetbaar is, zoals organen, of aders die zich dieper onder het oppervlak van de huid bevinden.

[PearlChoco]

Ik begrijp ook het nut van deze techniek niet echt. De plaats waar je ergens in de buik zit is toch compleet irrelevant? Zo lang je de darm niet door de huid ziet liggen, heb je toch niet het minste referentiepunt waar je scoop ergens zit, ook al zie je hem door de huid ergens oplichten?
En voor andere organen (maag, galwegen, blaas, longen,..) is er nog minder relevantie.

Geen flauw benul waar dit goed voor is.

[Sk313t0r]

" Voor veel toepassingen is het precies kunnen lokaliseren van de medische instrumenten belangrijk, maar tot nu toe waren de methodes hiervoor nog beperkt."

Daarom dus.

[Rinzwind]

Zoals?

[PearlChoco]

'Veel toepassingen'

Ik kan niet één bedenken.

[Niet Henk]

Een vergelijkbare techniek op basis van magneten is er al een tijdje en wordt in de praktijk gebruikt: Olympus Scopeguide.

Hoewel er veel reacties zijn die het nut van deze ontwikkeling betwijfelen, heb ik hem vaak in de praktijk gezien, en (i.i.g. als assistent) helpt het wel het overzicht behouden waar je exact zit.

Competitie op de markt is natuurlijk een goede ontwikkeling.

[Reactie gewijzigd door Niet Henk op 23 juli 2024 18:14]

[Rolf]

Zijn blij met hun spad-array die tcspc kan. Spads hebben een lange deadtime. Zijn dus niet geschikt voor tcspc. Een boel spads hebben collectief minder deadtime. Knappe prestatie op het gebied van single photon optics. Niet voor niets staat het in optics express en niet ik bmj of the lancet. Heeft tweakers geen redacteuren meer in dienst die wat context kunnen bieden? Zo'n pr blurp vertalen is niet zo zinvol imho.

[Reactie gewijzigd door Rolf op 23 juli 2024 18:14]