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Robot-Assisted Flexible Needle Steering for Targeted Delivery of Magnetic Agents

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Mains libres: utiliser des aimants pour orienter des aiguilles souples à travers le corps

Un nouveau concept de chirurgie robotique pourrait permettre d’acheminer des médicaments et des nanorobots vers des parties inaccessibles du corps, avec moins de risques pour le patient.

Santé

Des techniques très peu invasives comme la biopsie, la cœlioscopie ou l’endoscopie ont rendu possible la réalisation d’actes chirurgicaux par le biais de petites incisions, voire sans incision, ce qui provoque moins d’hémorragies et permet un rétablissement plus rapide du patient. Pourtant, des défis demeurent lorsque la chirurgie doit s’opérer sur des zones du corps plus difficiles d’accès. Une solution en cours d’étude par le projet ROBOTAR, financé par l’UE, consiste à utiliser des instruments souples capables de se faufiler autour des tissus et des organes orientés par des bobines magnétiques. «Notre idée de départ est de réaliser une chirurgie très peu invasive selon un protocole lui-même le moins invasif possible» déclare Sarthak Misra, coordinateur du projet et professeur de Robotique chirurgicale.

Nouvelles voies

Au sein de l’Université de Twente, aux Pays-Bas, Sarthak Misra et son équipe ont établi un cadre conceptuel pour un système d’aiguilles orientables capables de délivrer des médicaments ou des nanoparticules dans des tissus pathologiques situés dans des parties inaccessibles du corps. «Le domaine d’application est vaste: tout ce qui est difficile à atteindre, comme le tractus gastro-intestinal, le cerveau, le cœur, implique généralement une chirurgie traumatique», explique Sarthak Misra. Utiliser un champ magnétique pour orienter l’instrument permet sa miniaturisation, puisqu’il n’y a plus de fil ou de tendon dans le dispositif. La position de l’instrument est contrôlée par ultrasons, un équipement couramment utilisé en milieu clinique, et le pilotage lui-même est effectué à distance par un chirurgien, assisté par des modèles informatiques, des images cliniques et des techniques de planification avancées. Le dispositif complet est suffisamment mobile pour être transporté dans et hors du bloc opératoire selon les besoins. Pour développer ce système, Sarthak Misra et son équipe ont tout d’abord conçu des plans spécifiques aux patients, en modélisant le chemin qu’une aiguille devrait suivre dans les tissus mous pour effectuer un traitement. Les étapes suivantes ont nécessité le développement de prototypes de systèmes de commandes de direction, d’aiguilles souples magnétiques et d’un dispositif de contrôle par ultrasons. À la fin, le système entier a été assemblé. «Au laboratoire, nous disposons de plusieurs versions de prototypes qui donnent des résultats intermédiaires», ajoute Sarthak Misra. Ce qui a débouché sur deux subventions de preuve de concept. La première, INSPIRE, étudie comment la structure 3D de l’instrument peut être résolue en utilisant des capteurs à fibres optiques. La seconde, RAMSES, vise à développer les bobines électromagnétiques qui guideront l’instrument.

Chirurgiens assistés par robot

Sarthak Misra a travaillé en robotique spatiale, notamment sur les robots Canadarm2 et robot Dexter à bord de la Station Spatiale Internationale. Il met à présent cette expertise au service de défis plus terre à terre. «Je pense que dans le futur, de nombreuses techniques chirurgicales comme celles-ci seront assurées par des robots», dit-il. «La décision finale appartiendra toujours au clinicien mais certaines techniques d’orientation exigent une grande coordination main-œil, et il est difficile pour un clinicien de faire cela et de poser un diagnostic en même temps.» Les travaux ont été soutenus par le Conseil européen de la recherche. «Lorsque j’ai commencé à en parler, cela semblait une idée excentrique», remarque Sarthak Misra. «C’est une grande idée, un problème à haut risque, mais on peut en tirer potentiellement un bénéfice important pour le patient et le clinicien. Le CER représente réellement le seul soutien possible pour un tel projet.» Parallèlement aux subventions de preuve de concept, Sarthak Misra poursuit le développement d’autres concepts autour de ROBOTAR, en travaillant notamment sur le projet MAESTRO, financé par une bourse supplémentaire attribuée par le CER, dont l’objectif est d’étudier le potentiel de robots injectables orientés par des champs magnétiques et des ondes acoustiques.

Mots‑clés

ROBOTAR, robot, instrument, bobine magnétique, ultrason, chirurgie, souple, cœlioscopie, onde acoustique, nanorobot

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