Navigare in aree del corpo umano di difficile accesso mantenendo un’estrema precisione: questa è la sfida affrontata da una nuova generazione di endoscopi a rigidità variabile sviluppati all’EPFL. Questo apre la strada a nuove procedure minimamente invasive.
Grazie agli endoscopi è possibile trattare l’interno del corpo senza praticare incisioni importanti. Questi lunghi tubi dotati di telecamera sono in grado di infilarsi in cavità strette per diagnosticare e trattare varie patologie in modo minimamente invasivo. Ogni anno, in tutto il mondo, vengono effettuati quasi 190 milioni di interventi di questo tipo. In sala operatoria, tuttavia, non è ancora arrivato lo strumento ideale. A seconda del tipo di intervento, il chirurgo deve scegliere tra la precisione e la forza per sezionare i tessuti con uno strumento rigido e la flessibilità per muoversi agevolmente tra i percorsi sinuosi dell’anatomia. Le procedure mininvasive si trasformano in interventi a cielo aperto quando i medici non sono in grado di raggiungere l’area bersaglio e di fornire un trattamento efficace, in particolare per interventi come la chirurgia sinusale otorinolaringoiatrica, dove l’accesso è molto limitato. Per ovviare a questo problema, una start-up dell’EPFL, Dexterous Endoscopes, sta sviluppando una nuova generazione di strumenti flessibili che possono essere bloccati completamente in una frazione di secondo, offrendo la stabilità e la precisione di uno strumento rigido.
Controllo meccanico della rigidità
All’EPFL sono state esplorate diverse tecnologie, in particolare quelle derivate dalla robotica flessibile, che potrebbero essere applicate agli strumenti chirurgici. Si tratta di polimeri intelligenti e leghe metalliche la cui rigidità varia in base alla temperatura. Oppure sistemi che utilizzano migliaia di fibre o granuli integrati in un substrato esterno, in grado di passare da uno stato flessibile a uno rigido nel vuoto. Sulla base di questo lavoro, gli scienziati dello spin-off del Laboratorio Sistemi Intelligenti dell’EPFL hanno sviluppato un nuovo approccio basato su un’architettura segmentata meccanicamente. L’endoscopio è costituito da una serie di segmenti interconnessi che si muovono liberamente durante la navigazione nei vasi e possono essere montati insieme con una semplice spinta da parte del medico per formare una struttura rigida. Fissata in questo modo, la struttura è stabile e in grado di trasmettere la forza necessaria per la dissezione.
"Questo approccio consente ai medici di raggiungere e trattare efficacemente diversi bersagli durante un’unica operazione. Risponde così a una sfida importante nelle procedure otorinolaringoiatriche, urologiche e gastrointestinali, dove è necessario operare in aree ristrette e di difficile accesso", spiega Yegor Piskarev, direttore di Dexterous Endoscopes. "Attualmente, alcuni tipi di endoscopi a rigidità variabile possono aumentare temporaneamente la rigidità dell’asta per facilitare l’inserimento e il posizionamento degli strumenti. Tuttavia, non consentono di bloccare la forma e non offrono il livello di controllo necessario per effettuare interventi con grande precisione".
Le prove precliniche sono già state effettuate in condizioni che riproducono fedelmente le operazioni reali, negli ospedali di Losanna, Monaco e Londra. Il feedback dei chirurghi ha aiutato gli ingegneri a perfezionare il dispositivo per rispondere meglio alle esigenze cliniche. "Nel nostro campo è fondamentale lavorare a stretto contatto con gli utenti prima di finalizzare il progetto, per garantire che il dispositivo risponda alle loro esigenze e si adatti alla pratica, perché apportare modifiche dopo questa fase diventa molto costoso", spiega Yegor Piskarev.
Notata durante un programma di accelerazione
La giovane azienda ha attirato l’interesse di diversi specialisti svizzeri di start-up. Avendo appena ottenuto i 100.000 franchi promessi dalla terza e ultima fase del programma Venture Kick, l’anno scorso si è unita all’HSG Start di San Gallo. È stata selezionata come unica start-up a ricevere investimenti tra oltre 130 candidati. Questo programma di accelerazione ha permesso all’imprenditore di lavorare a stretto contatto con esperti di start-up e di investimenti per diversi mesi. Ha messo rigorosamente in discussione e perfezionato il business case, il piano finanziario e il posizionamento generale dell’azienda in vista delle discussioni con gli investitori.
Il team di Dexterous Endoscopes aveva inizialmente previsto di sviluppare una tecnologia per cateteri cardiaci, ma il mercato si è rivelato difficile. "Il processo di immissione di un prodotto sul mercato è molto costoso e comporta numerose formalità normative", spiega Yegor Piskarev. "Inoltre, queste procedure mediche vengono spesso eseguite con robot medici specializzati, il che limita le dimensioni del mercato" Dopo aver consultato centinaia di chirurghi per identificare meglio le opportunità, il team ha scelto un’altra strada: endoscopi a rigidità variabile per procedure otorinolaringoiatriche, del tratto urinario e gastrointestinali. "Si tratta di mercati più ampi con esigenze cliniche insoddisfatte simili, ma con meno ostacoli da superare"
Dexterous Endoscopes intende ora ottenere le approvazioni normative negli Stati Uniti e in Svizzera per portare il suo dispositivo nell’uso clinico in questi mercati. Per raggiungere questo obiettivo, l’azienda sta raccogliendo fondi quest’anno per accelerare lo sviluppo e la certificazione del prodotto.
