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Ici, nous présentons un protocole d’examen de la vessie canine à l’aide d’un endoscope à capsule haute définition, implanté chirurgicalement et manœuvré pour capturer des images de la paroi de la vessie et de la dynamique de la miction. La procédure offre des perspectives pour développer des études urodynamiques précises.
Cette étude a examiné la faisabilité et les applications potentielles de l’endoscopie par capsule pour l’examen de la vessie à l’aide d’un modèle canin. Trois chiens Beagle mâles adultes ont subi l’implantation chirurgicale de cystoscopes à capsule et ont été divisés en trois groupes, chaque groupe avec un Beagle : le groupe A (Beagle A) est resté en position couchée fixe pendant 8 h, le groupe B (Beagle B) s’est déplacé librement pendant 8 h et le groupe C (Beagle C) a eu des positions ajustées manuellement (couché, couché, accroupi) pendant 20 minutes chacun. Les endoscopes à capsule implantée ont fonctionné avec succès chez tous les chiens. Le groupe A a principalement capturé des images de la base de la vessie (6 h 27 min). Le groupe B a acquis des images du col et de la base de la vessie (7 h 12 min), y compris la visualisation dynamique du col de la vessie, de la fosse prostatique et du sphincter urétral externe pendant la miction naturelle. Le groupe C a donné des images du collet, de la base et de l’apex de la vessie (56 min). Les résultats de cette étude démontrent la capacité de l’endoscopie par capsule à fournir des images dynamiques et de haute qualité de la paroi de la vessie canine et suggèrent son potentiel pour développer des évaluations précises et urodynamiques.
La cystoscopie transurétrale, un outil de diagnostic courant en chirurgie urologique, est largement utilisée cliniquement non seulement comme méthode fiable pour diagnostiquer le cancer de la vessie, mais aussi comme moyen important pour le traitement et le suivi postopératoire1. Cependant, l’examen cystoscopique traditionnel, qu’il soit rigide ou flexible, cause souvent une gêne aux patients et peut entraîner des complications telles que des lésions urétrales et une infection rétrograde2. De plus, les tests urodynamiques traditionnels, en perturbant l’activité physiologique normale des voies urinaires et les activités mentales et psychologiques des patients, introduisent inévitablement certaines erreurs dans les résultats 3,4,5. Ainsi, le développement d’une méthode de diagnostic miniaturisée, confortable, sans angle mort et plus précise représente une orientation future pour l’avancement de la cystoscopie.
L’endoscopie par capsule, également connue sous le nom d’endoscopie sans fil, a été largement appliquée dans les examens gastro-intestinaux, offrant des avantages tels que la commodité, l’indolore, l’absence d’infection croisée et l’absence de perturbation des activités normales du patient. L’acquisition indolore de données complètes d’imagerie du tractus gastro-intestinal par endoscopie par capsule est devenue une méthode standard 6,7,8. Étant donné que la vessie est un organe creux relié à l’environnement extérieur par l’urètre, une capsule de taille appropriée peut être introduite dans la vessie par l’urètre.
Sur cette base, nous proposons le concept d’un cystoscope à capsule et explorons ses avantages et ses applications potentielles en tant que nouvel outil de diagnostic grâce à des expériences sur des animaux, fournissant ainsi de nouvelles perspectives pour le développement futur de la technologie d’endoscopie à capsule. Dans ce contexte, nous émettons l’hypothèse que le cystoscope à capsule peut obtenir des images intravésicales claires et capturer les changements dynamiques de différentes structures au cours du processus physiologique de miction, fournissant des informations pour le développement de tests urodynamiques plus précis. Cela pourrait potentiellement minimiser l’inconfort des patients à l’avenir et élargir les indications des examens cystoscopieux.
Cette recherche a été approuvée par le comité d’éthique médicale de l’hôpital affilié de Kunshan de l’Université du Jiangsu, dans le strict respect des directives pour l’éthique et le bien-être des animaux d’expérimentation. Le numéro du document d’approbation éthique est le 2021-06-008-K01.
1. Sujets
2. Matériaux expérimentaux
3. Conception expérimentale
Dans cette étude, chaque Beagle (n = 3) a reçu un endoscope à capsule implanté chirurgicalement dans sa vessie, et tous les animaux ont démontré une récupération postopératoire normale. Les endoscopes à capsule ont fonctionné correctement et sont restés en sécurité chez les chiens, comme l’ont confirmé les études d’imagerie (Figure 2). Sous télécommande, les appareils ont capturé des images claires de toutes les régions anatomiques de la vessie à différents stades, y compris le dôme, la paroi postérieure, la paroi antérieure, le cou et les parois latérales droite et gauche. Dans l’étude Beagle A, l’endoscope a acquis des images pendant 6 h et 27 min, principalement de la base de la vessie (figure 2A). Chez Beagle B, l’endoscope a obtenu des images pendant 7 h et 12 min, y compris des images du col de la vessie au repos (figure 2D), après la miction (figure 2H) et de la base de la vessie (figure 2I). Ce groupe a réussi à capturer les changements dynamiques du col de la vessie, de la fosse prostatique et du sphincter urétral externe pendant le processus physiologique normal d’urination des chiens. Les principales observations étaient les suivantes : 1. L’ouverture du col de la vessie au début de la miction (figure 2E). 2. Par la suite, l’expansion de la fosse prostatique suivie de l’ouverture du sphincter urétral externe pour permettre l’écoulement de l’urine (Figure 2F). 3. Après la miction, le sphincter urétral externe s’est fermé en premier, suivi de la fosse prostatique et enfin du col de la vessie (Figure 2G), marquant la fin de la miction (la vidéo du processus physiologique de miction recueillie est disponible en tant que vidéo supplémentaire 1). Beagle C a été positionné en position couchée, couchée sur le dos et accroupie pendant 20 minutes chacun, pour un total de 56 minutes d’acquisition d’images, y compris des images du col de la vessie (figure 2J), de la base (figure 2K) et du dôme (figure 2L).
Figure 1 : Processus d’insertion de l’endoscope dans la vessie. (A) L’incision et l’insertion de l’endoscope à capsule. (B) L’activation de la capsule. (C) La suture de la vessie Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Images obtenues à partir de l’endoscopie par capsule et de la localisation radiologique de l’endoscope à capsule. (A) Image de la base de la vessie dans le groupe A (saignement de suture du cordon de bourse). (B) Radiographie abdominale d’un beagle du groupe A montrant la capsule située à l’intérieur de la vessie. (C) Image CT d’un beagle du groupe A avec la capsule à l’intérieur de la vessie. (D) Image du col de la vessie dans le groupe B (état de repos). (E) Image du col de la vessie d’un beagle du groupe B se dilatant, initiant la miction. (F) Image d’un beagle du groupe B montrant la dilatation du col de la vessie et de la fosse prostatique, l’ouverture externe du sphincter urétral, l’urine expulsée et l’endoscope à capsule se déplaçant vers le col de la vessie avec l’écoulement de l’urine. (G) Image d’un beagle du groupe B avec le col de la vessie fermé, marquant la fin de la miction. (H) Image du col de la vessie après la miction dans le groupe B. (I) Image de la base de la vessie dans le groupe B. (J) Image du col de la vessie dans le groupe C. (K) Image de la base de la vessie au milieu de la vessie dans le groupe C. (L) Image de l’apex de la vessie dans le groupe C. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Vidéo supplémentaire 1 : Vidéo du processus physiologique d’urination acquise à l’aide de l’endoscope. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Ces dernières années, avec les progrès de la technologie endoscopique, les cystoscopes rigides et flexibles ont été largement appliqués dans la pratique clinique. L’application conventionnelle de la cystoscopie rigide est souvent lourde, avec de nombreux angles morts et des traumatismes importants. Les patients subissent un stress psychologique élevé pendant la procédure et peuvent rencontrer de l’inconfort ou de la douleur, ainsi que des réponses physiologiques telles qu’une augmentation du rythme cardiaque, une pression artérielle élevée et des réactions de stress psychologique7. La cystoscopie flexible, en revanche, offre plus de flexibilité de fonctionnement, atténue l’inconfort du patient par rapport à la cystoscopie rigide et élimine presque les angles morts. Cependant, il présente toujours des inconvénients, notamment le risque d’infection croisée et la sensibilité aux dommages9. De plus, les examens cystoscopiques traditionnels ne permettent pas d’observer de manière dynamique prolongée l’état de la muqueuse de la vessie, s’appuyant fortement sur l’expérience individuelle du médecin, ce qui peut conduire à un diagnostic erroné. De plus, en raison du temps d’exploration limité et des angles d’exploration restreints, l’efficacité diagnostique de la cystoscopie traditionnelle doit encore être améliorée10,11. Par conséquent, il existe un besoin clinique urgent d’une méthode d’examen pratique et durable.
L’implantation et la récupération de la capsule présentent des défis importants dans cette étude. Les endoscopes à capsule actuellement largement utilisés en pratique clinique ont un diamètre supérieur à 1 cm. Dans notre expérience, l’endoscope à capsule utilisé a un diamètre de 1,1 cm, ce qui est plus large que la partie la plus étroite de l’urètre d’un beagle. Par conséquent, une procédure chirurgicale ouverte a été adoptée pour l’implantation de l’endoscope à capsule. Le diamètre moyen de l’urètre humain est de 5 à 7 mm pour les hommes et de 6 mm pour les femmes sans dilatation, s’étendant à 1 cm lors de la dilatation12. L’urètre présente une résistance à la fermeture, empêchant le passage des endoscopes à capsule actuellement disponibles dans la vessie. Par conséquent, l’introduction et la récupération d’un endoscope à capsule à travers l’urètre nécessitent une taille de capsule plus petite. Il est à noter que les calculs urétraux postérieurs peuvent être expulsés de la vessie par pression hydrostatique et que de petits calculs peuvent être passés à travers l’urètre13. Nous en déduisons que des capsules suffisamment petites pourraient être introduites dans la vessie par le biais d’un liquide ou d’un cathéter et expulsées avec de l’urine. Cependant, il semble difficile d’atteindre des tailles aussi minimales avec la technologie actuelle. Compte tenu de la petite taille requise pour les endoscopes à capsule, une longue durée de vie de la batterie n’est pas nécessaire. Ceci est étayé par les résultats du groupe C, où la plupart des images de la vessie ont été rapidement acquises en changeant la position du corps du Beagle. Ainsi, la réduction de la taille de la batterie pourrait être une approche viable pour diminuer la taille globale des cystoscopes à capsule à l’avenir. La technologie de recharge sans fil progresse également rapidement dans divers secteurs14. De plus, si les défis de la taille de la capsule et de la durée de vie de la batterie peuvent être relevés simultanément à l’avenir, il serait possible de laisser un endoscope à capsule dans la vessie pendant de longues périodes. Cette capacité permettrait de surveiller à long terme la récidive et la progression de la tumeur maligne de la vessie, ce qui pourrait épargner aux patients l’inconfort des examens cystoscopiques répétés après une chirurgie du cancer de la vessie.
Dans cette expérience, trois groupes, désignés A, B et C, ont obtenu un total de 24 h de données vidéo. Les images du groupe A se limitaient à des vues de la base de la vessie ; Les images du groupe B comprenaient des vues de la base et du cou de la vessie, tandis que les images du groupe C comprenaient des vues du cou, de la base et du dôme de la vessie. Cette analyse a été réalisée pour les raisons suivantes. Dans les endoscopes à capsule standard, l’extrémité de la caméra (extrémité avant) est plus lourde que l’extrémité arrière, qui contient de l’air pour s’assurer que l’extrémité de la caméra reste alignée verticalement avec le sol lorsqu’elle est dans un liquide. Cela a été démontré par les images du groupe A, qui s’alignaient constamment avec la base de la vessie. L’expérience du groupe B a révélé qu’en position accroupie, la caméra était alignée avec le col de la vessie, et en position couchée, elle était alignée avec la base de la vessie sans capturer d’images du dôme de la vessie. Dans l’expérience du groupe C, en positionnant manuellement les chiens en position couchée, des images du dôme de la vessie ont été capturées avec succès.
La comparaison des trois groupes expérimentaux indique clairement que lorsque les chiens sont dans leur état naturel, les endoscopes à capsule standard ont des angles morts dans leur plage d’observation, ce qui rend difficile la capture d’images complètes. En changeant manuellement la position du chien, la majeure partie de la paroi interne de la vessie peut être capturée. Pour remédier à l’incapacité des endoscopes à capsule à se déplacer indépendamment, les solutions actuelles comprennent des systèmes de contrôle magnétique et des systèmes d’hélice motorisés. La capsule magnétique a d’abord été conçue et développée par Given Imaging et est maintenant largement utilisée en milieu clinique, surmontant l’incapacité de l’endoscope à capsule traditionnel à capturer des images complètes de l’estomac15. La capsule entraînée par hélice a été initialement développée par le laboratoire CRIM en 2009. Il se compose de trois parties : une manette sans fil, une batterie et une coque de support contenant quatre moteurs. Contrôlée sans fil, la capsule peut se déplacer à des vitesses allant jusqu’à 7 cm/s dans un estomac rempli de liquide. Il a été prouvé que les capsules endoscopiques équipées de systèmes d’assistance au mouvement se déplacent dans un estomac rempli de liquide et capturent plus de 75 % des donnéesd’image16. Étant donné que la vessie n’a pas de péristaltisme et que son environnement interne est plus stable que celui de l’estomac, ce système d’assistance au mouvement pourrait également être appliqué aux capsules de la vessie à l’avenir pour obtenir des données d’imagerie plus complètes de la vessie.
Au-delà de l’observation des anomalies de la vessie, la cystoscopie permet de récupérer des matériaux pathologiques à l’aide de pinces à corps étrangers. Actuellement, les endoscopes à capsule ne possèdent que des capacités d’observation, faute de moyens pour effectuer des biopsies ou des interventions thérapeutiques. Cependant, le développement futur de l’endoscopie par capsule s’oriente progressivement vers des fonctionnalités opérationnelles et thérapeutiques. En 2017, Son et al.17. a introduit un nouveau système d’actionnement magnétique pour l’endoscopie par capsule, qui utilise une aiguille mince et creuse à l’intérieur de la capsule pour percer et aspirer le tissu à des fins d’échantillonnage.
Dans cette étude, Beagle B a subi avec succès une endoscopie par capsule, qui a capturé les changements dynamiques du col de la vessie, de l’urètre prostatique et du sphincter urétral externe pendant la miction. Au début de la miction, le col de la vessie s’est ouvert, suivi de l’expansion de l’urètre prostatique et enfin, du sphincter urétral externe ouvert. Une fois la miction terminée, le sphincter urétral externe s’est fermé en premier, puis l’urètre prostatique et enfin le col de la vessie. Il s’agit de la première observation des changements dynamiques dans le complexe cou de la vessie, de l’urètre prostatique et du sphincter urétral externe chez les chiens. Nous pensons que cela a une importance pour les futures études urodynamiques en introduisant de nouvelles approches. Les développements futurs pourraient intégrer des capteurs de pression dans l’endoscope à capsule. Lors de son expulsion à travers l’urètre, des données d’imagerie dynamique et de pression provenant de diverses sections de la vessie et des voies urinaires peuvent être obtenues. Cela réduit les interférences avec les voies urinaires et atténue le stress psychologique des patients.
Cette étude a démontré la faisabilité de l’utilisation de l’endoscopie par capsule pour capturer des images de la vessie canine, jetant ainsi les bases de son application dans des évaluations urodynamiques précises. Il met en évidence le potentiel d’une surveillance dynamique à long terme en milieu clinique grâce à la cystoscopie par capsule. Cependant, les limites comprennent la petite taille de l’échantillon et la dépendance à l’égard de modèles canins, ce qui peut limiter l’applicabilité directe aux humains en raison des différences physiologiques dans les systèmes urinaires. Les défis techniques auxquels est actuellement confrontée l’endoscopie par capsule dans les examens de la vessie comprennent la miniaturisation de la capsule, l’amélioration de la durée de vie de la batterie et l’amélioration des mécanismes de contrôle. De plus, la rétention prolongée de la capsule dans la vessie peut avoir un impact sur la dynamique de la miction, et des observations multi-angles approfondies pourraient générer des données volumineuses. Néanmoins, les progrès continus de la technologie et de l’intelligence artificielle devraient surmonter ces obstacles, améliorant ainsi la précision et la faisabilité de l’endoscopie par capsule pour les évaluations de la vessie. En fin de compte, cette recherche réduit non seulement la perturbation des fonctions normales des voies urinaires pendant les examens, mais favorise également l’avancement des technologies de diagnostic. Cela pourrait révolutionner les stratégies de détection précoce et de traitement des maladies de la vessie, en offrant de nouvelles voies pour l’innovation médicale et les soins aux patients.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Financement : Ce travail a été soutenu par le Projet spécial de développement de la science et de la technologie de Kunshan (KS18062), le Projet de développement de la science et de la technologie cliniques de l’Université du Jiangsu (JLY20180110) et le Projet d’éducation scientifique et de promotion de la santé du Premier Hôpital populaire de Kunshan (CXTD21-D02).
CONTRIBUTION DE L’AUTEUR :
Yang Yuan a conçu l’étude, mené des expériences et rédigé le manuscrit. Leyi Liu a analysé les données. Dingli Hu et Shihao Zhang ont fourni des ressources essentielles et aidé à l’interprétation des données. Bing Wang a contribué à la revue de littérature et à l’édition de manuscrits. Yunlong Li, en tant qu’auteur correspondant, a supervisé la direction du projet et la finalisation du manuscrit. Tous les auteurs ont discuté des résultats et ont approuvé la version finale du manuscrit pour publication.
DISPONIBILITÉ DES DONNÉES :
Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-0 Silk suture | Ethicon Inc. (Beijing) | 20193021851 | |
20 G intravenous catheter | Shanghai Zhangdong Medical Technology Co., Ltd. | 383012 | |
4-0 absorbable suture | Ethicon Inc. (Beijing) | 20193021851 | |
8 mm endotracheal tube | Henan Yadu Industrial Co., Ltd. | Not applicable | |
Ampicillin | Chengdu Better Pharmaceutical Co., Ltd. | H19993625 | |
Animal anesthesia machine | Nanjing Suprex Medical Equipment Co., Ltd. | Not applicable | |
Animal ECG monitor | Smiths Medical (US) | Not applicable | |
Animal laryngoscope | Shanghai Maiben Medical Technology Co., Ltd. | Not applicable | |
Beagle | School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University | Not applicable | |
Gauze Sponges | Gauze Sponges | 13-761-52 | |
Isoflurane | Abbott Laboratories (Shanghai) | H20059911 | |
OMOM intelligent capsule endoscope | Chongqing Jinshan Science & Technology (Group) Co., Ltd. | NCG100 | |
Povidone-iodine solution | Chengdu Yongan Pharmaceutical Co., Ltd. | H51022885 | |
Propofol injection | Xi'an Libang Pharmaceutical Co., Ltd. | H19990281 | |
Scalpel blade | Shanghai Pudong Golden Ring Medical Supplies Co., Ltd. | 35Y1004 | |
Sterile normal saline | Shijiazhuang No.4 Pharmaceutical Factory | H20066533 | |
Surgical instruments | Johnson & Johnson Medical (Shanghai) | Not applicable | |
Dexmedetomidine hydrochloride | Jiangsu Hengrui Medicine Co., Ltd. | H20190407 |
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