La robotique chirurgicale va au-delà du matériel pour donner au chirurgien de meilleures compétences et améliorer les résultats des patients.
Plus de 5 000 robots chirurgicaux ont été utilisés dans plus d’un million d’interventions dans le monde au cours de l’année écoulée. Ces procédures couvrent l’orthopédie, l’urologie, la chirurgie générale, la gynécologie, la neurologie, la thoracologie, l’otolaryngologie, l’obésité, le rectum et le côlon, de multiples oncologies, voire des implants dentaires et des greffes de cheveux. La chirurgie robotique n’est plus considérée comme une technologie d’avenir – c’est une technologie active et efficace d’aujourd’hui.
Le robot da Vinci d’Intuitive Surgical a dominé les communautés médicales, commerciales et techniques, mais peu se rendent compte qu’il s’agit d’un des dispositifs robotiques approuvés par la FDA et la CE parmi des dizaines, pour utilisation aux États-Unis et en Europe. Des entreprises moins connues, comme Stereotaxis dans le cathétérisme cardiaque, Medtronic/Mazor dans la colonne vertébrale et la neurologie, Accuray dans l’irradiation des tumeurs cancéreuses, Stryker’s Mako dans le remplacement orthopédique de la hanche et du genou, Neocis dans les implants dentaires et Restoration Robotics dans les implants pileux, améliorent la performance des chirurgiens et, partant, les résultats obtenus chez le patient.
Origines du robot chirurgical
Dès 1985, des robots industriels ont été transformés expérimentalement en dispositifs chirurgicaux. Le Kawasaki Puma 560 est un exemple de robot de fabrication qui a été modifié pour insérer une aiguille de biopsie dans les patients à des angles et profondeurs calculés. Le robot pouvait déplacer l’aiguille avec plus de précision que les mains des chirurgiens, arrivant de façon fiable aux coordonnées d’une tumeur profonde dans le cerveau.
Le da Vinci Xi de Intuitive Surgical’s da Vinci Xi inclut un mouvement de table intégré. Source : Communications sur la santé de l’APP
Dans les années 1990, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des États-Unis a commencé à combiner la robotique et les réseaux informatiques pour traiter à distance les soldats blessés sur le champ de bataille. La communication de données nécessaire pour réaliser avec succès des expériences avec des instruments à distance s’est avérée bien au-delà des capacités du réseau de l’époque, mais le concept de conception était très efficace pour fournir une précision robotique à une procédure exécutée localement. Le premier robot da Vinci au début des années 2000 a été basé sur cette technologie et des brevets, créant une ligne de produits qui a perduré jusqu’à ce jour.
La chirurgie intuitive et le succès du da Vinci ont incité les intervenants à appliquer la robotique à toutes les spécialités chirurgicales. Certains de ces nouveaux appareils concurrencent le da Vinci, tandis que d’autres atteignent des spécialités entièrement nouvelles. Plus d’une dizaine de dispositifs chirurgicaux robotisés sont aujourd’hui utilisés, et au moins trois autres dizaines seront mis sur le marché au cours des cinq prochaines années. L’assistance robotique devient la norme pour toutes les interventions chirurgicales, plutôt que l’exception.
Catégories de robots chirurgicaux
Les robots chirurgicaux existants peuvent être regroupés en quatre catégories, dont chacune représente une méthode différente pour augmenter le nombre de cliniciens humains. Des appareils comme le da Vinci, le TransEnterix Senhance, le CMR Versius et le Titan SPORT convertissent les mouvements du chirurgien en mouvements d’instruments grâce à des communications informatiques entre un chariot de patient distant et la console du médecin. Cette catégorie peut être classée comme « Surgeon Waldo », inspirée de la nouvelle de science-fiction de 1942 « Waldo », de Robert A. Heinlein, où un scientifique nommé Waldo a utilisé des appareils similaires pour la fabrication industrielle. Les Surgeon Waldos sont conçus pour améliorer la précision de l’être humain, augmenter la force, augmenter l’endurance et réduire les tremblements des mains.
La catégorie Waldo est la plus connue, mais ce n’est pas la seule approche. Les robots de distribution d’énergie comme le CyberKnife d’Accuray sont des « automates programmables » qui utilisent un plan de traitement prédéfini pour calculer les positions et les orientations de l’énergie de tir afin de se concentrer sur les tumeurs et de les détruire à des endroits spécifiques du corps (voir vidéo, ci-dessus).
Les robots orthopédiques et les robots implantaires dentaires fonctionnent à partir d’une carte numérique du patient, similaire à la catégorie précédente, mais ils fonctionnent comme un « Guide d’assistance » pour l’homme. Ils s’assurent que les actions initiées par l’homme sont conformes au plan numérique créé lors de la phase préopératoire. Le robot peut imposer physiquement l’adhérence, en évitant les déviations qui pourraient entraîner des traitements non optimaux.
Les outils » coelioscopiques motorisés » sont une famille plus modeste qui apporte plus de flexibilité aux bâtonnets laparoscopiques droits. Par exemple, on pourrait ajouter des moteurs et des commandes de direction aux poignées laparoscopiques, donnant à la pointe chirurgicale une articulation flexible du poignet semblable à celle des appareils chirurgicaux Waldo, mais à une fraction du coût et de la taille. Cette catégorie comprend également l’automatisation des caméras laparoscopiques par la voix, le laser, le suivi oculaire et d’autres méthodes permettant à un chirurgien de diriger la caméra sans l’aide d’un assistant.
Ces quatre catégories – Surgeon Waldo, Programmable Automata, Guide and Motorized Laparoscopic – saisissent la plupart de ce qui est utilisé ou développé actuellement. Toutefois, de nouvelles catégories seront certainement nécessaires à l’avenir, à mesure que nous continuerons d’élargir notre capacité de production.
De nouveaux partenariats à l’horizon
Le contrôle physique des robots électromécaniques a été le point de mire de la plupart des appareils depuis les années 1980 jusqu’à maintenant. À l’aube des années 2020, nous voyons maintenant des concepts comme Verily, la société des sciences de la vie de Google, et son partenariat avec l’Ethicon Endo Surgery de Johnson & Johnson. La coentreprise, Verb Surgical, est encore largement secrète, mais le partenariat lui-même est une indication de ce qui est possible dans le cadre de nouvelles initiatives.
Ethicon peut certainement construire un robot chirurgical de classe mondiale, mais Google peut fournir un écosystème d’exploitation de logiciels en réseau au-delà des capacités de tout robot existant. L’expertise de Google dans les domaines de l’intelligence artificielle, des systèmes d’exploitation, des boutiques d’applications et de l’informatique en nuage pourrait apporter une nouvelle classe d’innovations sur ce marché. Imaginez un robot chirurgical qui a l’équivalent médical de tous les services d’un smartphone moderne.
On pourrait imaginer d’autres partenariats entre les compagnies chirurgicales et les compagnies de technologie. Imaginez un monde où Medtronic+Microsoft, Zimmer+Apple, Depuy+Amazon, Siemens+Facebook, Stryker+Uber, Philips+Alibaba, Abbott+Tencent, Steris+Baidu, etc. collaborent sur de nouveaux projets.
Conseils instantanés dispensés par l’IA
Nous verrons également davantage d’échanges d’informations via les services cloud parmi les robots chirurgicaux. N’importe laquelle des sociétés de technologie de l’information ci-dessus pourrait mettre un robot chirurgical sur un Internet protégé avec des bibliothèques d’informations préalables sur les cas ainsi que des conseils des meilleurs chirurgiens du monde. Au niveau le plus simple, les chirurgiens pouvaient visualiser des données, des animations, des vidéos, des simulations et des interactions en temps réel applicables à un cas. À un niveau plus avancé, il crée l’infrastructure nécessaire pour qu’une IA puisse fournir des alertes, des conseils et des avis en temps réel pendant une procédure.
Les conseils fournis par l’intelligence artificielle seraient dérivés d’algorithmes d’apprentissage machine provenant de milliers de cas antérieurs et stockés dans le nuage pour être accessibles en cas de besoin. Par exemple, un recouvrement visuel à l’intérieur de l’espace chirurgical pourrait indiquer où se trouvent les vaisseaux sanguins critiques derrière le plan opératoire actuel, l’IA suggérant que le chirurgien évite ces zones. Il pourrait aussi montrer comment des milliers de chirurgiens qui ont réussi à traverser l’anatomie et où ils sont passés à l’action. Le robot serait également au courant des outils spécifiques chargés dans les bras robotiques et pourrait suggérer des solutions de rechange qui ont déjà fait leurs preuves.
Ce type d’intelligence artificielle et de nombreuses autres capacités logicielles issues des partenariats énumérés ci-dessus ne peuvent se suffire à eux-mêmes sans une fondation. Imaginez un système d’exploitation standardisé et ouvert pour les robots chirurgicaux similaire à votre smartphone. Ce système « Surgical Android » pourrait être licencié par plusieurs fabricants de robotique qui n’ont plus besoin de créer des logiciels coûteux à partir de zéro, mais qui peuvent tirer parti des compétences, du débogage et des certifications d’une plate-forme logicielle commercialisée. Cela raccourcirait considérablement la mise au point et l’approbation du logiciel par le gouvernement. Au-delà des capacités de l’intelligence artificielle, elle pourrait également fournir des services similaires à ceux des boutiques d’applications de Google et d’Apple, créant ainsi un marché pour les logiciels tiers afin d’améliorer les capacités du robot en tant que dispositif de traitement de l’information.
L’avenir de la robotique chirurgicale offre bien plus que des extensions mécanisées des mains du chirurgien. Les logiciels et le matériel robotiques constituent la prochaine génération d’instruments et d’outils pour améliorer les compétences des chirurgiens et les résultats des patients, tout comme l’ont fait des technologies comme les instruments SIG, les thérapies énergétiques et les produits biologiques dans le passé. Des temps excitants s’annoncent.
https://www.accuray.com/cyberknife/
https://cmrsurgical.com/versius/
