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En vedette - Des robots minuscules pour une chirurgie moins invasive

Des millions d'Européens subissent des chirurgies abdominales chaque année pour traiter toute une gamme de différentes maladies, du cancer et des maladies cardiaques et de l'obésité. Des chercheurs financés de l'UE développent actuellement des techniques innovantes de microrobotique et de microsystèmes pour rendre ces chirurgies moins complexes, invasives et coûteuses.

Économie numérique

Les procédures chirurgicales ont beaucoup progressé ces dernières années grâce à la technologie qui fait du scalpel du chirurgien un outil obsolète, remplacé aujourd'hui par la robotique, les dispositifs miniatures et les procédures innovantes qui présentent des risques réduits pour la santé, une récupération plus rapide des patients et moins de cicatrices. Mais on peut encore faire mieux. «La chirurgie abdominale est encore problématique, même avec ces technologie et procédure», explique le professeur Arianna Menciassi de l'institut BioRobotics à la Scuola Superiore Sant'Anna en Italie. La chirurgie abdominale à l'heure actuelle est effectuée par un chirurgien manuellement à l'aide d'une technique de chirurgie mini-invasive, ou laparoscopie, ou à l'aide d'un dispositif robotique télécommandé. Le robot chirurgical le plus utilisé pour cette procédure est extrêmement précis, bien plus que la chirurgie manuelle, mais il est très encombrant, coûteux et requiert encore plusieurs incisions pour pénétrer l'abdomen. Ce système actuel facilite la tâche du chirurgien «mais est aussi invasive que la procédure de laparoscopie classique pour le patient et nécessite au moins quatre incisions dans l'abdomen: deux pour les outils robotiques, une pour d'autres manipulations et une pour la caméra», explique le professeur Menciassi. «Nous avons décidé de développer un système alternatif à l'aide de technologies de pointe en microrobotique et microsystèmes qui se révèlent être moins coûteux et moins invasifs.» Le professeur Menciassi et une équipe de chercheurs de toute l'Europe travaillent sur le projet Araknes («Array of robots augmenting the kinematics of endoluminal surgery»); leurs recherches portent sur l'adoption d'une approche à la chirurgie abdominale qui intègre les avantages d'une chirurgie classique ouverte, la CMI (chirurgie mini-invasive), que l'on appelle également laparoscopie, et la chirurgie robotique. Soutenue à hauteur de 8,1 millions d'euros par la Commission européenne, l'équipe d'Araknes a développé des dispositifs et technologies hautement innovants qui réduisent énormément le caractère invasif des procédures chirurgicales, minimisent les cicatrices, réduisent le risque d'infection et accélèrent la récupération des patients à un coût bien moindre que les systèmes disponibles dans le commerce à ce jour. L'un des résultats d'Araknes est un système robotique télécommandé baptisé Sprint (Single-port laparoscopy bimanual robot) qui, comme le système DaVinci, réplique avec une haute précision les mouvements manuels d'un chirurgien assis à son ordinateur. Cependant, ce système est destiné spécifiquement à la laparoscopie à port unique (SPL - Single-port laparoscopy), un type relativement nouveau de chirurgie mini-invasive où le chirurgien opère par une seule incision, normalement le nombril. «Au lieu de quatre incisions, cette technique utilise une seule incision, le port d'accès, de près de trois centimètres de diamètre. Cette incision se fait par le nombril, une cicatrice naturelle, aussi aucune cicatrice n'est visible», ajoute le professeur Menciassi, directeur scientifique d'Araknes. Sprint comprend deux bras disposant de six degrés de liberté de mouvement et des pinces pivotantes à leur bout, fournissant un haut degré de dextérité pour la réalisation d'une grande variété de tâches chirurgicales à l'intérieur du corps du patient. «Ces bras fonctionnent à peu près comme les nôtres, par le biais d'une interface télécommandée; ils répliquent précisément les mouvements du chirurgien qui visualise la procédure à l'aide d'une caméra haute définition en 3D», ajoute le professeur Menciassi. Enfin, grâce à la technologie de pointe en microrobotique, les moteurs qui contrôlent les pinces et les «coudes» de chaque bras sont situés sur le dispositif, et les moteurs pour les «épaules» sont externes. «Il y a une grande différence entre les systèmes commerciaux existants, car le système entier est bien moins encombrant. Il est bien plus facile à installer dans la salle d'opération et permet un accès plus facile du patient», explique le directeur du projet. La taille réduite du système était l'une des caractéristiques parmi tant d'autres hautement considérées par les chirurgiens, qui ont mené en janvier des tests in vivo sur un cochon dans un laboratoire dirigé par le partenaire du projet Novineon en Allemagne. «Les chirurgiens habitués au système DaVinci ont apprécié la petite taille et la grande visibilité du patient ainsi que l'aspect moins invasif de cette technique, et les chirurgiens qui utilisent normalement la procédure à un seul port manuellement ont compris l'avantage immédiat en terme de précision», ajoute le professeur Menciassi. Un autre dispositif développé par l'équipe d'Araknes est conçu pour éliminer totalement le besoin des incisions. Développé pour la chirurgie endoscopique transluminale par les voies naturelles (Notes - Natural orifice translumenal endoscopic surgery), le dispositif consiste en une plateforme magnétique couplée à des bras robotiques miniatures qui peuvent être insérés par le biais d'un orifice naturel tels que la bouche et l'anus sans aucune autre incision nécessaire. Notes est considéré comme une technique chirurgicale expérimentale mais qui a potentiellement de nombreux avantages pour le patient par rapport aux méthodes invasives. «La plateforme Notes est expérimentale et ne devrait pas être utilisée en chirurgie pour un certain temps pour des raisons techniques et cliniques. Cependant, il s'agit de plusieurs technologies génériques innovantes qui pourraient trouver des applications plus immédiates», explique le directeur de projet. D'un autre côté, le système robotique Sprint est bien plus proche de la commercialisation étant donné le succès des essais in vivo menés par les partenaires du projet. La technologie Sprint est en phase d'être brevetée et les partenaires cherchent à l'utiliser comme base d'un système commercial. «Nous sommes à la recherche de sources de financement publiques et privées pour un développement plus poussé», ajoute le professeur Menciassi. «C'est un prototype mais nous sommes persuadés qu'une fois produit à l'échelle commerciale, il sera moins cher que les systèmes existants. La réduction du temps de récupération à l'aide de la technique SPL devrait minimiser les frais associés à l'hospitalisation pour le patient, et ainsi réduire les coûts de soins de santé.» L'équipe Araknes a initialement concentré ses travaux sur le développement de systèmes pour des chirurgies de pertes de poids, une procédure pour réduire la taille de l'estomac ou faire un pontage, opération que des dizaines de milliers d'Européens subissent chaque jour. Cependant, le professeur Menciassi insistait sur le fait que les dispositifs pourraient être utilisés pour tout type de chirurgie abdominale par exemple pour éliminer toute tumeur cancéreuse ou traiter des problèmes au niveau du cœur, du foie ou des reins. Le projet Araknes a été financé au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'Union européenne. Liens utiles: - Site web du projet «Array of robots augmenting the kinematics of endoluminal surgery» - Fiche d'information du projet Araknes sur CORDIS