Des ingénieurs construisent un robot pour opérer sans médecin

BALTIMORE – Dans un laboratoire de haute technologie sur le campus Homewood de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, des ingénieurs ont construit un robot qui pourrait être capable de recoudre les vaisseaux brisés dans votre ventre et à un moment donné peut-être votre cerveau, aucun médecin n’a besoin.

Le robot a une caméra high-tech sur un bras et une machine à coudre high-tech sur un deuxième bras. C’est déjà recollé les moitiés d’intestins de porc.

« C’est comme l’aide au stationnement dans une voiture », a déclaré Axel Krieger, professeur adjoint de génie mécanique à la Whiting School of Engineering de Hopkins. « Effectue la procédure de manière autonome. »

Ce type de suture est effectué plus d’un million de fois par an dans des chirurgies à travers le pays, a déclaré Krieger, membre d’une équipe développant le robot et auteur principal d’un article récent décrivant la technologie de Science Robotics.

L’objectif est de développer dans les prochaines années un robot qui rendra plus cohérent le travail complexe et délicat de la suture. Manquer un point ou en faire un maladroitement pourrait entraîner une complication catastrophique pour un patient. La procédure robotique est également moins invasive car elle est réalisée par laparoscopie, à travers de petits trous dans la peau plutôt qu’une grande ouverture.

Les ingénieurs de Hopkins s’attendent à ce que le robot soit moins cher que la technologie robotique existante et plus portable. Ils veulent développer une version mobile qui pourrait éventuellement être utilisée dans une ambulance ou sur le terrain en cas d’urgence, comme recoudre une artère majeure pour arrêter le saignement.

Le robot ferait progresser la technologie actuellement largement utilisée dans les salles d’opération. La Food and Drug Administration des États-Unis les appelle des dispositifs chirurgicaux assistés par robot.

Le plus connu est le robot da Vinci approuvé par le gouvernement fédéral pour une utilisation chirurgicale laparoscopique générale en 2000. L’appareil dispose d’une console où un chirurgien peut voir une image 3D et déplacer plusieurs bras avec des instruments chirurgicaux, devenant essentiellement une extension du médecin.

« L’appareil n’est pas réellement un robot car il ne peut pas effectuer de chirurgie sans contrôle humain direct », a déclaré la FDA.

Le robot da Vinci est maintenant couramment utilisé pour l’ablation de la vésicule biliaire, les hystérectomies et l’ablation de la prostate, car il fonctionne mieux sur les « tâches complexes dans des zones confinées », selon la FDA.

D’autres machines robotiques aidaient à la chirurgie avant le développement de da Vinci, mais nécessitaient des incisions beaucoup plus grandes.

Le nouveau robot développé par les ingénieurs de Hopkins avec des collaborateurs du Children’s National Hospital de Washington, DC, connu sous le nom de Smart Tissue Autonomous Robot, ou STAR, est différent. Il a des écrans d’ordinateur qui offrent une vue 3D, mais il n’a pas de joystick ou d’autres commandes.

Le STAR est géré par un programme informatique très avancé et adaptable à la volée. L’algorithme « voit » et « sent » à travers des caméras qui créent des images 3D avec des lasers et des capteurs qui détectent la pression de la respiration, des saignements et des tissus mous.

Le robot effectue environ un point par minute, un rythme conservateur légèrement plus lent qu’un chirurgien humain. Jusqu’à présent, les tests ont montré plus de cohérence que les humains.

Cela a été un problème avec la technologie robotique maintenant dans les salles d’opération. La technologie assistée par robot actuelle est meilleure pour certaines tâches chirurgicales que pour d’autres. Et les résultats ne sont pas toujours une amélioration, même si les choses semblent se dérouler sans heurts.

De telles machines augmentent également considérablement les dépenses de chirurgie car le coût de l’équipement atteint des millions, bien qu’une partie de cela puisse être compensée par des séjours à l’hôpital plus courts et moins de complications. Mais de nombreux petits hôpitaux et ceux des régions moins riches ou d’autres pays ne peuvent pas se permettre le coût initial.

Jin Kang, un autre développeur de STAR et professeur au département de génie électrique et informatique de Hopkins, a déclaré que la STAR nécessite moins de machines et serait moins chère, bien que le coût final ne soit pas déterminé.

Il a été conçu avec la participation de chirurgiens, qui choisissent souvent d’utiliser la technologie car elle peut les aider à résister aux rigueurs de leur travail. De longues heures de chirurgie traditionnelle peuvent provoquer des contractions et de la fatigue des mains humaines.

Il a déclaré que les chirurgiens et autres membres du personnel chirurgical effectueraient toujours des procédures, telles que l’élimination des tissus malades, avant de les remettre à STAR, et resteraient dans la pièce en cas d’urgence pendant que le robot reconnecterait les intestins ou d’autres vaisseaux.

« Les médecins ne sont pas remplacés », a déclaré Kang.

Le Dr Michael Awad, directeur du Barnes-Jewish Hospital Comprehensive Robotics Program à St. Louis, n’a pas participé au développement de STAR mais a suivi les travaux à Hopkins. Il a fait sa résidence en chirurgie à l’hôpital Johns Hopkins et s’y est formé sur la première génération de robot da Vinci.

Awad a déclaré qu’il était encore tôt dans le processus, mais il pense que les robots autonomes sont inévitables dans la salle d’opération et que les travaux des chercheurs de Hopkins pourraient constituer un grand pas en avant.

Il reste à voir combien de temps il faudra au public – et aux chirurgiens – pour accepter une telle technologie, a-t-il déclaré.

Il la considère comme ces voitures autonomes. Les gens sont prêts à adopter la technologie d’aide au stationnement référencée par Krieger et d’autres technologies pour empêcher les gens de dériver dans d’autres voies. Les voitures entièrement autonomes finiront également par se révéler dignes de confiance.

« Alors que la conduite est un enjeu important et peut entraîner des blessures ou la mort, je pense que les gens sont encore plus penauds lorsqu’il s’agit d’une intervention chirurgicale sur le corps humain », a-t-il déclaré. « Il y a beaucoup plus de variables qui rendent la tâche plus difficile en soi. Il y a une barre plus haute à sauter.

Awad, qui est également directeur de l’Institut d’éducation chirurgicale de l’Université de Washington, a déclaré qu’il y avait beaucoup de formation sur l’utilisation de l’équipement robotique existant. Les médecins doivent apprendre à utiliser d’autres sens, comme leurs yeux sur les écrans d’ordinateur, plutôt que le toucher des tissus humains, lorsqu’ils utilisent la technologie.

Il a déclaré que les machines sont particulièrement utiles pour atteindre les points étroits et sensibles du corps tels que l’œsophage, derrière la cage thoracique et près du cœur. Un robot autonome pourrait faire progresser ce que les médecins sont capables de faire pour les patients.

Il peut également y avoir moins de formation nécessaire pour les robots autonomes dans la salle d’opération. Mais cela ne signifie pas que les chirurgiens n’auront pas à savoir comment effectuer les mêmes procédures, a déclaré Awad.

« Si un humain doit intervenir, il doit savoir comment le faire », a-t-il déclaré. « Mais tout ce qui peut réduire la courbe d’apprentissage serait le bienvenu. »

Un document de position de l’American College of Surgeons indique que les chirurgiens doivent être « formés de manière appropriée et leurs compétences évaluées » avant d’utiliser toute nouvelle technologie. Le groupe appelle également à une évaluation pour établir la valeur et la sécurité de la technologie avant une large adoption.

L’équipe de Hopkins prévoit de continuer à perfectionner le robot et à évaluer ce qu’il pourrait faire au-delà de la connexion des deux extrémités d’un vaisseau sanguin, d’un intestin ou d’autres canaux, appelés anastomose.

Les travaux sur le robot ont été soutenus par l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bioingénierie. Une prochaine étape consiste à rechercher un partenaire commercial pour amener la technologie à travers le processus de développement et les approbations des régulateurs fédéraux pour commencer à tester le robot sur des humains.

« Nous voulons vraiment repousser les limites », a déclaré Krieger.

Meredith Cohn, Le Soleil de Baltimore