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Robot opère mieux sur les tissus mous que les mains humaines
Les chercheurs ont porté la robotique à un nouveau niveau dans la salle d'opération. Ils montrent, pour la première fois, comment un robot supervisé et autonome peut effectuer une intervention chirurgicale sur des tissus mous chez des porcs vivants plus efficacement que les mains d'un chirurgien ou même un chirurgien assisté par un robot.
Les chercheurs affirment que l'objectif du système de robot autonome supervisé n'est pas de remplacer les chirurgiens, mais d'améliorer les résultats en complétant les compétences humaines avec une vision, une dextérité et une intelligence de la machine améliorées.
Crédit d'image: Système national de santé pour enfants
L’équipe, de l’Institut Sheikh Zayed pour l’innovation chirurgicale en pédiatrie, Système national de santé des enfants, Washington, DC, décrit le robot autonome Smart Tissue (STAR) et comment il a surpassé les chirurgiens humains opérant sur des tissus mous dans un Médecine translationnelle des sciences papier.
Ils ont testé STAR contre la chirurgie manuelle, la laparoscopie (chirurgie de la serrure) et la chirurgie assistée par robot avec le système chirurgical da Vinci sur les tissus morts et une procédure appelée «anastomose», consistant à connecter les boucles tubulaires des intestins chez les porcs vivants.
Les chercheurs notent que "la chirurgie autonome supervisée offerte par le système STAR était supérieure" aux autres méthodes.
STAR est un robot supervisé qui supprime efficacement les mains du chirurgien de la procédure et, à la place, le chirurgien supervise la suture ou la couture programmée et réalisée de manière autonome par le robot.
Les tissus mous sont des tissus qui relient, soutiennent ou entourent les organes et autres structures corporelles telles que les tendons, la peau, les graisses, les muscles, les nerfs, les vaisseaux sanguins et les ligaments.
Rien qu'aux États-Unis, plus de 44,5 millions de chirurgies des tissus mous sont effectuées chaque année. 1 million d'entre eux sont pour l'anastomose.
«Ne pas remplacer, mais compléter les chirurgiens humains»
Dans les tests sur les tissus morts et vivants, le système STAR a surpassé les autres méthodes sur un certain nombre de mesures critiques.
Ces mesures comprenaient l'uniformité de l'espacement des sutures (ce qui aide à favoriser la cicatrisation) et la quantité de pression que le tissu joint peut supporter avant que la fuite ne se produise - une zone de complications potentielles importantes dans l'anastomose.
Les erreurs nécessitant le retrait des aiguilles étaient également minimes pour STAR et les réductions du diamètre des tubes (réduction de la lumière) dans les chirurgies STAR étaient également dans la fourchette acceptable, notent les chercheurs.
Cependant, l’anastomose à l’aide de STAR a duré plus longtemps qu’une intervention manuelle - 35 minutes contre 8 minutes. Mais les chercheurs notent que le robot a pris à peu près le même temps que la moyenne pour la chirurgie de la serrure, qui peut aller de 30 à 90 minutes pour l'anastomose, en fonction de la complexité.
La chirurgie sur les tissus mous est une tâche difficile pour les robots car elle se déforme et se déplace de manière imprévisible au toucher, ce qui oblige le chirurgien à faire des ajustements constants. Mais, en réunissant des outils de "suture ainsi que d'imagerie fluorescente et 3D, de détection de force et de positionnement submillimétrique", les chercheurs ont réussi à faire surmonter cette difficulté par leur robot.
Par exemple, le système de suivi du robot associe le marquage par fluorescence dans l'infrarouge proche (NIRF) et une «caméra plénoptique» 3D pour créer des images 3D du tissu cible. Cela capture une série de petites images sous différents angles, en se concentrant sur des points sélectionnés.
Ces images sont ensuite traitées par un logiciel spécial pour permettre un suivi précis et sans inhibition de la déformation des tissus pendant la chirurgie.
Un autre logiciel, un algorithme intelligent, se combine au système de suivi pour guider - et ajuster de manière autonome en temps réel - le plan chirurgical à mesure que le tissu se déplace et change.
Une vidéo de Science explique plus en détail le fonctionnement du robot.
L'auteur principal Peter C. W. Kim, pédiatre et vice-président de l'Institut Sheikh Zayed, affirme que l'intention n'est pas de remplacer les chirurgiens, mais d'améliorer les résultats en complétant les compétences humaines avec une vision, une dextérité et une intelligence machine améliorées.
"Nos résultats démontrent le potentiel des robots autonomes pour améliorer l'efficacité, la cohérence, les résultats fonctionnels et l'accessibilité des techniques chirurgicales."
Dr. Peter C. W. Kim
L'équipe prévoit désormais de réduire les outils et d'améliorer les capteurs pour que la technologie puisse être utilisée plus largement. Le Dr Kim dit qu’ils espèrent qu’avec le bon partenaire, tout ou partie de la technologie sera prête pour une utilisation clinique au cours des deux prochaines années.
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