Robot pour le prélèvement buccal pourrait aider le personnel médical

Tant que nous n'aurons pas trouvé quelque chose de moins désagréable, toutes les méthodes les plus fiables pour déterminer si vous êtes porteur, ne serait-ce que d'une infime particule de COVID-19, qui existent aujourd'hui, impliquent des prélèvements muqueux désagréables. Il est peu probable que quiconque apprécie le processus de test PCR. 

Qu'il s'agisse d'une procédure par le nez ou au fond de la gorge, jusqu'au moment où vous tentez involontairement de repousser l'infirmière, le prélèvement de cette répugnante mucosité n'est agréable ni pour les patients ni, probablement, pour les professionnels de santé, surtout lorsqu'il existe une réelle probabilité que la mucosité dans laquelle vous avez les mains plongées jusqu'aux coudes soit porteuse de COVID-19.

Le prélèvement pharyngé est à la fois ennuyeux, salissant et dangereux, ce qui en fait une tâche idéale pour un robot, à condition que celui-ci puisse éviter toute force excessive exercée par un humain à ce moment-là.

Dans un article publié dans IEEE Robotics and Automation Letters, des chercheurs de l'Institut shenzhenois d'intelligence artificielle et de robotique au service de la société ont présenté un robot destiné à protéger la sécurité du personnel médical pendant le prélèvement, tout en libérant leur temps pour des tâches plus utiles et moins brutales. Soyons lucides : personne ne prend plaisir à réaliser ces prélèvements.

« L'épidémie de COVID-19 a entraîné une mortalité et une morbidité dans le monde entier. Le prélèvement pharyngé est largement utilisé pour diagnostiquer le COVID-19 dans les pays. Afin d'éviter l'exposition du personnel médical au virus, nous avons conçu un robot à accouplement rigide et souple (RFC) doté de 9 degrés de liberté (DOF), qui aide à réaliser les prélèvements par frottis. Ce robot se compose d'un système de vision, d'un manipulateur UR5, d'un actionneur micropneumatique et d'un système de mesure de force », indique l'étude. 

Les chercheurs soulignent que la gorge humaine est fragile et se blesse facilement. Les effecteurs terminaux, conçus à partir d'une structure de boîtier rigide, peuvent provoquer des lésions physiques de la cavité buccale en cas de mauvaise utilisation. Pour rendre les choses un peu moins dangereuses, ce système combine un bras UR5 avec un actionneur micropneumatique souple à usage unique, relié à un capteur de force pour effectuer réellement le prélèvement dans la gorge, ainsi qu'un capteur de vision pour déterminer où appuyer. 

La vidéo montre qu'un effort excessif sur l'actionneur fera cesser le mouvement du robot, et qu'il ne rencontre aucune difficulté à effectuer un prélèvement sûr sur de véritables volontaires humains.

L'inquiétude que peut susciter ce système tient au fait que, selon sa conception, l'arrière de la tête du patient semble se trouver dans l'espace de travail de l'UR5, ou du moins à portée des composants rigides fixés au bras.

Derrière cet actionneur déformable se trouve un actionneur linéaire non déformable, soutenu par un puissant bras robotisé dont les articulations peuvent se déplacer à une vitesse de 180 degrés par seconde. Certes, une détection de force est incluse, censée arrêter le mouvement du bras s'il heurte quelque chose, mais celle-ci est logicielle, n'est-ce pas ? 

Les patients se sentiraient mieux si le système était conçu de manière que le bras, l'actionneur linéaire et tous les autres composants rigides soient disposés de façon à ne pouvoir physiquement causer aucun dommage, par exemple en installant les éléments de sorte que la personne puisse s'adapter à la distance qui la sépare du système, plutôt que le système ne s'adapte pour atteindre le patient et dépasser ses limites. 

Les chercheurs reconnaissent qu'une « mise en œuvre mécanique (limitée) est généralement plus sûre pour la chirurgie ouverte peu invasive », mais estiment que la sécurité logicielle est moins coûteuse et plus pratique. Simplement, elle pourrait être moins sûre.

À leur décharge, la première étape consiste à s'assurer que le système peut prélever des échantillons de manière fiable, car s'il ne le peut pas, à quoi bon s'inquiéter, n'est-ce pas ? Des tests PCR (utilisant un gène de référence plutôt que le COVID) destinés à vérifier l'efficacité de la méthode de prélèvement ont montré que les échantillons prélevés par le robot étaient entièrement comparables à ceux prélevés par un professionnel de santé. Les chercheurs prévoient ensuite de « renforcer la fiabilité du système et passer aux essais cliniques ».

Le robot devrait réduire les risques et libérer le personnel médical d'un travail long et répétitif de prélèvement. Comparé à un robot de prélèvement rigide, le dispositif sensible à la force conçu par les chercheurs pourrait simplifier les procédures de prélèvement par frottis de manière plus sûre et plus douce. En outre, pour la planification du mouvement du manipulateur de réserve à neuf degrés de liberté, une méthode d'optimisation fondée sur un réseau de neurones avec remise à zéro des paramètres variables est également proposée. 

Le système robotisé développé a été testé par des prélèvements par frottis, tant sur des fantômes de cavité buccale que sur des volontaires. Le temps moyen de prélèvement est de 18 secondes pour les fantômes et de 20 secondes pour les volontaires. Pour préserver la stérilité de la main et de l'effecteur entre les patients, l'actionneur micropneumatique est conçu comme un dispositif à usage unique à connexion rapide, qui se remplace facilement à l'endroit où est fixé le film de protection jetable.