Robot a réalisé la première opération laparoscopique sans assistance humaine
Un robot a réalisé une opération laparoscopique sur des tissus mous d'un cochon sans le bras directeur d'un humain, une avancée importante en robotique sur la voie des opérations entièrement automatisées sur l'homme. Le robot autonome Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), mis au point par une équipe de chercheurs de l'Université Johns Hopkins, est décrit dans la revue Science Robotics.
« Nos résultats montrent que nous pouvons automatiser l'une des tâches les plus complexes et délicates de la chirurgie : la reconnexion de deux extrémités de l'intestin. STAR a effectué la procédure sur quatre animaux et a obtenu des résultats nettement meilleurs que ceux des humains réalisant la même procédure »
Le robot a réussi l'anastomose intestinale, une procédure qui exige un haut niveau de mouvements répétitifs et de précision. La jonction des deux extrémités de l'intestin est sans doute l'étape la plus difficile de la chirurgie gastro-intestinale, car elle exige du chirurgien de poser des sutures avec une grande précision et régularité. Même un léger tremblement de la main ou une suture mal posée peut provoquer une fuite, aux conséquences catastrophiques pour le patient.
En collaboration avec des collègues de l'Hôpital pour enfants national de Washington (district de Columbia) et Jin Kang, professeur d'ingénierie électrique et informatique à l'Université Johns Hopkins, Krieger a réussi à créer un robot, un système guidé par la vision, conçu spécifiquement pour suturer les tissus mous. Leur itération actuelle améliore le modèle de 2016, qui réparait avec précision l'intestin d'un porc, mais nécessitait une grande incision pour accéder à l'intestin et davantage de guidage humain.
L'équipe a doté STAR de nouvelles fonctions pour accroître son autonomie et sa précision chirurgicale, notamment des instruments spécialisés pour la suture et des systèmes modernes de vision par ordinateur qui offrent une visualisation plus précise du champ opératoire.
Selon Krieger, les opérations sur les tissus mous sont particulièrement difficiles pour les robots en raison de leur imprévisibilité, qui les oblige à s'adapter rapidement à des obstacles inattendus. STAR dispose d'un nouveau système de contrôle capable d'ajuster le plan chirurgical en temps réel, comme le ferait un chirurgien humain.
« Ce qui rend STAR particulier, c'est qu'il s'agit du premier système robotisé qui planifie, adapte et exécute un plan chirurgical sur les tissus mous avec une intervention humaine minimale »
Un endoscope tridimensionnel à lumière structurée et un algorithme de suivi fondé sur l'apprentissage automatique, développés par Kang et ses élèves, guident STAR. « Nous pensons qu'un système avancé de vision artificielle tridimensionnelle est nécessaire pour rendre les robots chirurgicaux intelligents plus sûrs et plus performants », a déclaré le professeur.
Selon Krieger, à mesure que la médecine évolue vers des approches laparoscopiques pour les opérations, il sera important de disposer d'un système robotisé automatisé conçu pour ces procédures.
« L'anastomose robotisée est l'un des moyens de garantir que les tâches chirurgicales exigeant une grande précision et reproductibilité peuvent être réalisées avec davantage de justesse chez chaque patient, indépendamment des compétences du chirurgien. Nous supposons que cela conduira à une approche chirurgicale démocratisée, avec des résultats plus prévisibles et cohérents pour les patients »
« La chirurgie robotisée autonome peut garantir efficacité, sécurité et constance, indépendamment des compétences et de l'expérience de chaque chirurgien. L'anastomose autonome est une tâche complexe en chirurgie des tissus mous, car elle exige des méthodes sophistiquées d'imagerie, de suivi des tissus et de planification chirurgicale, ainsi qu'une exécution précise à l'aide de stratégies de contrôle facilement adaptables, souvent dans des environnements non structurés et déformables », indique l'étude.
En conditions laparoscopiques, de telles opérations sont encore plus complexes en raison de la nécessité d'une grande maniabilité et répétabilité, avec des contraintes de mouvement et de vision.
La stratégie autonome avancée des chercheurs permet à l'opérateur de choisir parmi des plans chirurgicaux générés de manière autonome, et le robot exécute seul un large éventail de tâches. Une stratégie autonome avancée est ensuite utilisée pour réaliser une chirurgie laparoscopique robotisée autonome d'anastomose intestinale sur des modèles porcins, pendant une période de survie d'une semaine.
Les scientifiques ont comparé les critères de qualité de l'anastomose, notamment la correction de la position de l'aiguille, la distance entre les sutures, la taille de la suture, le temps d'achèvement, la perméabilité de la lumière et la pression de fuite du système autonome développé, de la chirurgie laparoscopique manuelle et de la chirurgie robotisée (RAS).
Les données du modèle fantôme ont montré que leur système surpasse la technique manuelle des chirurgiens expérimentés et la technique RAS en termes de constance et de précision. Ces résultats démontrent que les robots chirurgicaux présentant un haut niveau d'autonomie peuvent améliorer la constance, les résultats des patients et l'accès à une technique chirurgicale standard.
