Skip to main content
Erschienen in: Surgical Endoscopy 10/2012

01.10.2012

Surgical evaluation of a novel tethered robotic capsule endoscope using micro-patterned treads

verfasst von: Levin J. Sliker, Madalyn D. Kern, Jonathan A. Schoen, Mark E. Rentschler

Erschienen in: Surgical Endoscopy | Ausgabe 10/2012

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Background

The state-of-the-art technology for gastrointestinal (GI) tract exploration is a capsule endoscope (CE). Capsule endoscopes are pill-sized devices that provide visual feedback of the GI tract as they move passively through the patient. These passive devices could benefit from a mobility system enabling maneuverability and controllability. Potential benefits of a tethered robotic capsule endoscope (tRCE) include faster travel speeds, reaction force generation for biopsy, and decreased capsule retention.

Methods

In this work, a tethered CE is developed with an active locomotion system for mobility within a collapsed lumen. Micro-patterned polydimethylsiloxane (PDMS) treads are implemented onto a custom capsule housing as a mobility method. The tRCE housing contains a direct current (DC) motor and gear train to drive the treads, a video camera for visual feedback, and two light sources (infrared and visible) for illumination.

Results

The device was placed within the insufflated abdomen of a live anesthetized pig to evaluate mobility performance on a planar tissue surface, as well as within the cecum to evaluate mobility performance in a collapsed lumen. The tRCE was capable of forward and reverse mobility for both planar and collapsed lumen tissue environments. Also, using an onboard visual system, the tRCE was capable of demonstrating visual feedback within an insufflated, anesthetized porcine abdomen.

Conclusion

Proof-of-concept in vivo tRCE mobility using micro-patterned PDMS treads was shown. This suggests that a similar method could be implemented in future smaller, faster, and untethered RCEs.
Literatur
2.
Zurück zum Zitat Cave D, Legnani P, de Franchis R, Lewis BS (2005) ICCE consensus for capsule retention. Endoscopy 37(10):1065–1067PubMedCrossRef Cave D, Legnani P, de Franchis R, Lewis BS (2005) ICCE consensus for capsule retention. Endoscopy 37(10):1065–1067PubMedCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Liao Z, Gao R, Xu C, Li ZS (2010) Indications and detection, completion, and retention rates of small-bowel capsule endoscopy: a systematic review. Gastrointest Endosc 71(2):280–286PubMedCrossRef Liao Z, Gao R, Xu C, Li ZS (2010) Indications and detection, completion, and retention rates of small-bowel capsule endoscopy: a systematic review. Gastrointest Endosc 71(2):280–286PubMedCrossRef
4.
Zurück zum Zitat Beutel RG, Gorb SN (2001) Ultrastructure of attachment specializations of hexapods (Arthropoda): evolutionary patterns inferred from a revised ordinal phylogeny. J Zool Syst Evol Res 39(4):177–207CrossRef Beutel RG, Gorb SN (2001) Ultrastructure of attachment specializations of hexapods (Arthropoda): evolutionary patterns inferred from a revised ordinal phylogeny. J Zool Syst Evol Res 39(4):177–207CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Beutel RG, Gorb SN (2006) A revised interpretation of the evolution of attachment structures in hexapoda with special emphasis on Mantophasmatodea. Arthropod Syst Phylog 64(1):3–25 Beutel RG, Gorb SN (2006) A revised interpretation of the evolution of attachment structures in hexapoda with special emphasis on Mantophasmatodea. Arthropod Syst Phylog 64(1):3–25
6.
Zurück zum Zitat Gorb S (2000) Biological microtribology: anisotropy in frictional forces of orthopteran attachment pads reflects the ultrastructure of a highly deformable material. Proc R Soc Lond B Biol Sci 267(1449):1239–1244CrossRef Gorb S (2000) Biological microtribology: anisotropy in frictional forces of orthopteran attachment pads reflects the ultrastructure of a highly deformable material. Proc R Soc Lond B Biol Sci 267(1449):1239–1244CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Gorb SN (2011) Attachment devices of insect cuticle. Springer, New York Gorb SN (2011) Attachment devices of insect cuticle. Springer, New York
8.
Zurück zum Zitat Persson BN, Gorb SN (2003) The effect of surface roughness on the adhesion of elastic plates with application to biological systems. J Chem Phys 119(21):11437–11444CrossRef Persson BN, Gorb SN (2003) The effect of surface roughness on the adhesion of elastic plates with application to biological systems. J Chem Phys 119(21):11437–11444CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Karagozler ME, Cheung E, Kwon J, Sitti M (2006) Miniature endoscopic capsule robot using biomimetic micro-patterned adhesives. In: Proc. IEEE/RAS-EMBS international conference on biomedical robotics and biomechatronics, pp 105–111 Karagozler ME, Cheung E, Kwon J, Sitti M (2006) Miniature endoscopic capsule robot using biomimetic micro-patterned adhesives. In: Proc. IEEE/RAS-EMBS international conference on biomedical robotics and biomechatronics, pp 105–111
10.
Zurück zum Zitat Cheung E, Karagozler ME, Park S, Kim B, Sitti M (2005) A new endoscopic microcapsule robot using beetle inspired microfibrillar adhesives. In: Proc. IEEE/ASME international conference on advanced intelligent mechatronics, pp 551–557 Cheung E, Karagozler ME, Park S, Kim B, Sitti M (2005) A new endoscopic microcapsule robot using beetle inspired microfibrillar adhesives. In: Proc. IEEE/ASME international conference on advanced intelligent mechatronics, pp 551–557
11.
Zurück zum Zitat Glass P, Cheung E, Sitti M (2008) A legged anchoring mechanism for capsule endoscopes using micropatterned adhesives. IEEE Trans Biomed Eng 55(12):2759–2767PubMedCrossRef Glass P, Cheung E, Sitti M (2008) A legged anchoring mechanism for capsule endoscopes using micropatterned adhesives. IEEE Trans Biomed Eng 55(12):2759–2767PubMedCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Buselli E, Pensabene V, Castrataro P, Valdastri P, Menciassi A, Dario P (2010) Evaluation of friction enhancement through soft polymer micro-patterns in active capsule endoscopy. Measure Sci Technol 21(10):105802-1–105802-7CrossRef Buselli E, Pensabene V, Castrataro P, Valdastri P, Menciassi A, Dario P (2010) Evaluation of friction enhancement through soft polymer micro-patterns in active capsule endoscopy. Measure Sci Technol 21(10):105802-1–105802-7CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Valdastri P, Webster RJ, Quaglia C, Quirini M, Menciassi A, Dario P (2009) A new mechanism for mesoscale legged locomotion in compliant tubular environments. IEEE Trans Robotics 25(5):1047–1057CrossRef Valdastri P, Webster RJ, Quaglia C, Quirini M, Menciassi A, Dario P (2009) A new mechanism for mesoscale legged locomotion in compliant tubular environments. IEEE Trans Robotics 25(5):1047–1057CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Sliker LJ, Wang X, Schoen JA, Rentschler ME (2010) Micropatterned treads for in vivo robotic mobility. J Med Devices 4(4):041006-1–041006-8CrossRef Sliker LJ, Wang X, Schoen JA, Rentschler ME (2010) Micropatterned treads for in vivo robotic mobility. J Med Devices 4(4):041006-1–041006-8CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Ntziachristos V, Chance B (2000) Probing physiology and molecular function using optical imaging: applications to breast cancer. Breast Cancer Res 3(1):41–46PubMedCrossRef Ntziachristos V, Chance B (2000) Probing physiology and molecular function using optical imaging: applications to breast cancer. Breast Cancer Res 3(1):41–46PubMedCrossRef
Metadaten
Titel
Surgical evaluation of a novel tethered robotic capsule endoscope using micro-patterned treads
verfasst von
Levin J. Sliker
Madalyn D. Kern
Jonathan A. Schoen
Mark E. Rentschler
Publikationsdatum
01.10.2012
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Surgical Endoscopy / Ausgabe 10/2012
Print ISSN: 0930-2794
Elektronische ISSN: 1432-2218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00464-012-2271-y

Weitere Artikel der Ausgabe 10/2012

Surgical Endoscopy 10/2012 Zur Ausgabe

Wie erfolgreich ist eine Re-Ablation nach Rezidiv?

23.04.2024 Ablationstherapie Nachrichten

Nach der Katheterablation von Vorhofflimmern kommt es bei etwa einem Drittel der Patienten zu Rezidiven, meist binnen eines Jahres. Wie sich spätere Rückfälle auf die Erfolgschancen einer erneuten Ablation auswirken, haben Schweizer Kardiologen erforscht.

Hinter dieser Appendizitis steckte ein Erreger

23.04.2024 Appendizitis Nachrichten

Schmerzen im Unterbauch, aber sonst nicht viel, was auf eine Appendizitis hindeutete: Ein junger Mann hatte Glück, dass trotzdem eine Laparoskopie mit Appendektomie durchgeführt und der Wurmfortsatz histologisch untersucht wurde.

Mehr Schaden als Nutzen durch präoperatives Aussetzen von GLP-1-Agonisten?

23.04.2024 Operationsvorbereitung Nachrichten

Derzeit wird empfohlen, eine Therapie mit GLP-1-Rezeptoragonisten präoperativ zu unterbrechen. Eine neue Studie nährt jedoch Zweifel an der Notwendigkeit der Maßnahme.

Ureterstriktur: Innovative OP-Technik bewährt sich

19.04.2024 EAU 2024 Kongressbericht

Die Ureterstriktur ist eine relativ seltene Komplikation, trotzdem bedarf sie einer differenzierten Versorgung. In komplexen Fällen wird dies durch die roboterassistierte OP-Technik gewährleistet. Erste Resultate ermutigen.

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.