Il a également été démontré que ces minuscules machines assistées par l’IA permettaient d’éliminer les obstructions plus rapidement et plus facilement que les techniques utilisant un cathéter.
Des chercheurs de Concordia ont mis au point une technique assistée par l’IA et une plateforme robotique qui pourraient un jour aider les chirurgiens à réaliser des interventions plus sûres, plus rapides et moins invasives pour traiter des affections telles que les caillots sanguins situés profondément dans les voies neurovasculaires d’un patient.
Cette méthode repose sur de petits robots souples et flexibles capables de se déplacer dans les voies délicates et complexes du corps humain afin de localiser et d’éliminer les obstacles potentiellement dangereux à la circulation sanguine. Ces robots sont fabriqués à partir d’un composite biocompatible de type caoutchouc contenant des microparticules qui leur permettent d’être guidés sans fil par des aimants externes.
Les chercheurs estiment que leur approche pourrait améliorer considérablement les interventions actuelles par cathéter, car des robots souples et guidés magnétiquement pourraient aider les chirurgiens à éviter des risques tels que des lésions ou une perforation des parois des vaisseaux.
« Les champs magnétiques sans fil ouvrent la voie à de nombreuses applications dans le domaine des soins de santé et de la chirurgie mini-invasive », déclare Ramin Sedaghati , professeur au département de génie mécanique, industriel et aérospatial de l’école d’ingénierie et d’informatique Gina Cody , et l’un des auteurs de l’article.
« Ces minuscules robots souples magnétiques sont fixés à l’extrémité des cathéters conventionnels et des fils chirurgicaux, permettant aux chirurgiens de diriger le robot relié par un fil vers les obstructions, d’effectuer l’intervention et de le récupérer avec un risque moindre. »
Comparé à une approche standard, le système a permis de réduire le suivi jusqu’à 77 % tout en nécessitant moins d’efforts de contrôle.
L’article a été publié dans la revue Smart Materials and Structures .
Présentation de la plateforme robotique développée et de ses principaux sous-systèmes, adaptée de la thèse de doctorat d’Alireza Moezi.
Mouvements et mesures de précision
Ce robot de taille millimétrique est guidé par un puissant aimant permanent fixé sur un bras robotique à six axes. En ajustant l’angle et la position de l’aimant, les chercheurs peuvent contrôler avec précision la façon dont le robot souple se plie et se déplace.
Contrairement à de nombreux systèmes robotiques magnétiques existants qui reposent sur des électroaimants encombrants et des méthodes de contrôle en boucle ouverte plus simples, le nouveau système mesure en continu la position du robot.
Les chercheurs ont également développé un modèle avancé qui combine des méthodes analytiques et l’apprentissage profond pour prédire comment le robot se comporterait sous l’effet de forces magnétiques, de la gravité et des conditions d’écoulement des fluides variables, comme celles que l’on trouve à l’intérieur du corps humain.
Ils ont également entraîné un autre modèle d’apprentissage profond capable de détecter la forme et la position de l’extrémité du robot à partir d’images prises par une caméra haute vitesse. Cela a permis aux chercheurs de suivre en temps réel la position et la déformation du robot et d’alimenter le système en boucle fermée.
Les tests imitent les conditions chirurgicales
Les chercheurs ont ensuite testé la plateforme robotique au moyen d’une série d’expériences in vitro conçues pour reproduire fidèlement les conditions chirurgicales réelles. Ils ont également construit des canaux fluidiques transparents simulant des environnements vasculaires avec un liquide en circulation.
Les expériences ont permis d’évaluer la capacité du robot à suivre des trajectoires précises sous différentes conditions magnétiques et différents débits de fluide. Le système de commande en boucle fermée a systématiquement surpassé les méthodes de commande conventionnelles, démontrant une précision, une stabilité et une résistance aux perturbations dues à l’écoulement du fluide supérieures.
L’étude a démontré que le robot pouvait maintenir un suivi très précis même lorsqu’il fonctionnait dans des environnements fluides simulant le flux sanguin.
« Cet article de démonstration de faisabilité est véritablement multidisciplinaire, combinant la conception des matériaux, la robotique, la mécanique computationnelle et expérimentale, l’IA et le contrôle », explique Sedaghati.
Alireza Moezi , docteur en philosophie (promotion 2026), est le premier auteur de l’article. Il est actuellement chercheur postdoctoral à l’Université McGill.
