Technologies médicales : du robot chirurgical autonome au scalpel intelligent « flairant » les tumeurs

robot chirurgical autonome
Le robot Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) assistant un chirurgien pour une anastomose laparoscopique. | Jiawei Ge/IMERSE laboratory, Johns Hopkins University
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Ces dix dernières années, les avancées technologiques ont bouleversé nombre de domaines, dont la médecine. Ces prouesses vont du robot chirurgical quasi autonome au scalpel intelligent capable de « flairer » les tumeurs, en passant par les organes imprimés en 3D et les scanners IRM portatifs. Quelques-unes de ces innovations technologiques se démarquent par leur accessibilité et leur performance en matière de diagnostic.

Le premier concept de chirurgie assistée par robot a été imaginé par Léonard de Vinci, avec des croquis représentant un système doté de plusieurs bras articulés. Les ingénieurs modernes ont maintenant produits de tels dispositifs, actuellement utilisés par des chirurgiens, qui peuvent les contrôler à distance. Alors que ces modèles « de base » nécessitent encore une assistance humaine, les scientifiques tentent de concevoir des robots chirurgicaux toujours plus autonomes et plus efficaces. Ces conceptions œuvrent généralement pour des opérations impliquant des tissus durs, et sont guidées par des plans de coupe prédéfinis par des experts.

Un robot chirurgical récemment développé par des chercheurs de l’Université Johns Hopkins est quant à lui capable de travailler sur des tissus mous, et ce avec une assistance humaine minimale. Manipuler des tissus mous représente en effet un défi majeur en chirurgie, de nombreux paramètres devant être pris en compte, tels que l’adhérence avec les outils chirurgicaux, le choix des bonnes dimensions, les mouvements tissulaires imprévisibles lorsque le patient respire ou bouge, etc.

Un robot plus précis qu’un chirurgien expérimenté

Baptisé Smart Tissue Autonomous Robot (STAR), le dispositif conçu à Johns Hopkins est équipé d’un système de vision tridimensionnelle et d’un algorithme d’apprentissage automatique, lui permettant de planifier et d’adapter ses mouvements au cours d’une intervention. Une première démonstration a été effectuée avec succès lors d’une laparoscopie. Le robot serait le plus autonome à ce jour en matière de chirurgie sur des tissus biologiques mous. La réussite d’une chirurgie dépendant fortement de l’expérience et de la dextérité du chirurgien, le robot STAR s’est avéré être meilleur en matière d’habilité et de précision.

Toutefois, il ne serait nullement destiné à remplacer les chirurgiens et ferait davantage office d’assistant. Pour l’heure, le dispositif est dédié aux anastomoses intestinales (suture de deux parties de l’intestin grêle pour former une section continue). Au cours de l’intervention, le chirurgien expose manuellement les bords du tissu à suturer pour que le robot puisse prendre des images et élaborer un plan de positionnement de la suture, en fonction de la forme et de l’épaisseur du tissu. Une fois ce plan approuvé par le chirurgien, le robot effectue la suture. Si le tissu se déforme ou ne s’assemble pas selon le plan prévu, STAR demande au médecin si un nouveau plan doit être créé. Cette procédure peut être répétée jusqu’à ce que le robot termine l’intervention.

Des outils de diagnostic ultrarapides

De remarquables avancées technologiques ont également été effectuées dans le domaine de la détection médicale, tel que le « iKnife ». Il s’agit d’un scalpel intelligent capable de détecter le cancer en quelques minutes. Conçu par des scientifiques de l’Imperial College de Londres, l’outil a été testé sur 150 femmes chez lesquelles l’on a effectué des biopsies de la muqueuse utérine. Il pratique une incision sur l’échantillon prélevé en délivrant un courant électrique chauffant. La vapeur qui en émane est ensuite capturée et analysée par spectrométrie de masse. Le diagnostic est ensuite réalisé par le biais d’une application intégrée.

Les résultats ont révélé que le scalpel était capable de différencier les échantillons sains de ceux cancéreux, avec une précision de 89%. Sa capacité à prédire un résultat positif est de 94%. Selon Diana Marcus, chercheuse à l’Imperial College et co-conceptrice du dispositif : « tout le monde sait à quel point il est stressant d’attendre un diagnostic de cancer ». L’iKnife permettrait de réduire considérablement ce temps d’attente et de fournir rapidement un diagnostic précis, en cas de saignements vaginaux anormaux par exemple.

iknife scalpel intelligent
Le iKnife incise le tissu en diffusant de l’électricité, qui chauffe le tissu et permet ainsi l’analyse de la vapeur qui en émane. © Imperial College de Londres

Le cancer de l’utérus est en effet le plus fréquent des cancers gynécologiques et l’un des cancers les plus fréquents chez les femmes. Il se manifeste généralement par des saignements vaginaux anormaux qui peuvent survenir même pendant la ménopause. Bien que 90% des saignements post-ménopausiques ne découlent pas d’un cancer, l’iKnife permettrait tout de même d’écarter les doutes et de rassurer beaucoup de femmes.

D’un autre côté, les gadgets intelligents pour toilettes de la société Withings constituent peut-être des outils de diagnostic plus accessibles. Il s’agit de petits objets en forme de galets appelés U-scan, qui se fixent à la cuvette des toilettes pour analyser l’urine en temps réel via un système connecté. Le dispositif détecte notamment les biomarqueurs tels que les cétones et la vitamine C. Il peut également suivre le cycle menstruel des femmes et analyser les fluctuations hormonales ainsi que le pH. Durant trois mois avant d’être chargé de nouveau, l’appareil permettrait de signaler tout problème de santé éventuel, tel un véritable laboratoire miniature autonome.

En matière de détection par imagerie, il y a notamment le scanner IRM portatif « Swoop », développé par l’entreprise Hyperfine. Pour l’utiliser, il suffit de le brancher à une prise murale dans la chambre du patient pour avoir des images en seulement 30 secondes. Toutefois, étant donné qu’il utilise un champ magnétique 25 fois moins puissant que les IRM conventionnelles, la résolution des images obtenues est relativement réduite. Néanmoins, son coût (250 000 dollars) est six fois inférieur aux IRM standards.

Vidéo de présentation de l’U-Scan :

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