Les chercheurs ont emmené la robotique à un nouveau niveau dans la salle d'opération. Ils montrent, pour la première fois, comment un robot autonome supervisé peut effectuer une intervention chirurgicale sur des tissus mous dans des cochons vivants plus efficacement que les mains d'un chirurgien ou même un chirurgien assisté par un robot.

Les chercheurs disent que le but du système de robot autonome supervisé n'est pas de remplacer les chirurgiens, mais d'améliorer les résultats en complétant les compétences humaines avec une vision améliorée, une dextérité et une intelligence mécanique.

Crédit d'image: Système national de santé des enfants

L'équipe, de l'Institut Sheikh Zayed pour l'innovation chirurgicale pédiatrique, Système national de santé des enfants, à Washington, DC, décrit le robot autonome Smart Tissue (STAR) et sa performance sur les chirurgiens humains opérant sur les tissus mous dans un Science Translational Medicine papier.

Ils ont testé STAR contre la chirurgie manuelle, la laparoscopie (chirurgie de la serrure) et la chirurgie assistée par robot avec le système chirurgical da Vinci sur le tissu mort et aussi dans une procédure appelée «anastomose», qui consiste à relier les boucles tubulaires des intestins chez les porcs vivants.

Les chercheurs notent que la "chirurgie autonome supervisée offerte par le système STAR était supérieure" aux autres méthodes.

STAR est un robot supervisé qui élimine efficacement les mains du chirurgien de la procédure, et au lieu de cela, le chirurgien supervise les coutures ou sutures réalisées et exécutées de manière autonome.

Les tissus mous sont des tissus qui relient, soutiennent ou entourent des organes et d'autres structures corporelles comme les tendons, la peau, les graisses, les muscles, les nerfs, les vaisseaux sanguins et les ligaments.

Aux États-Unis, plus de 44,5 millions de chirurgies des tissus mous sont effectuées chaque année; 1 million d'entre eux sont destinés à l'anastomose.

«Ne pas remplacer, mais pour compléter les chirurgiens humains»

Dans les tests sur les tissus morts et vivants, le système STAR a surpassé les autres méthodes sur un certain nombre de mesures critiques.

Ces mesures incluaient la cohérence de l'espacement des sutures (ce qui contribue à favoriser la cicatrisation) et la quantité de pression que le tissu joint peut supporter avant la fuite - une zone de complication potentielle importante dans l'anastomose.

Les erreurs nécessitant un retrait d'aiguille étaient également minimes pour les STAR, et les réductions du diamètre du tube (réductions de la lumière) dans les cabinets STAR étaient également dans la gamme acceptable, notez les chercheurs.

Cependant, l'anastomose utilisant STAR a pris plus de temps pour compléter qu'une procédure manuelle - 35 minutes par opposition à 8 minutes. Mais les chercheurs notent que le robot a pris au même moment que la moyenne de la chirurgie de la serrure, qui peut aller de 30 à 90 minutes pour l'anastomose, selon la complexité.

La chirurgie sur les tissus mous est une tâche difficile pour les robots car elle se déforme et se déplace de façon imprévisible lorsqu'elle est touchée, ce qui oblige le chirurgien à effectuer des ajustements constants. Mais, en réunissant des outils pour "suturer aussi bien que l'imagerie 3D fluorescente et 3, la détection de la force et le positionnement du sous-millimètre", les chercheurs ont réussi à transformer leur robot sur cette difficulté.

Par exemple, le système de suivi du robot combine le marquage fluorescent infrarouge proche (NIRF) avec une "caméra plénoptique 3" pour créer des images 3-D du tissu cible. Cela capture une série de petites images sous différents angles, en se concentrant sur les points sélectionnés.

Ces images sont ensuite traitées par un logiciel spécial pour permettre un suivi précis et ininterrompu de la déformation des tissus pendant la chirurgie.

Un autre logiciel, un algorithme intelligent, se combine avec le système de suivi pour guider - et l'ajustement autonome en temps réel - le plan chirurgical au fur et à mesure que le tissu se déplace et change.

Une vidéo de Science Explique en outre comment fonctionne le robot.

L'auteur principal, le Dr Peter C. W. Kim, chirurgien pédiatre et vice-président de l'Institut Sheikh Zayed, a déclaré qu'il ne s'agit pas de remplacer les chirurgiens, mais d'améliorer les résultats en complétant les compétences humaines avec une vision améliorée, la dextérité et l'intelligence mécanique.

Nos résultats démontrent le potentiel des robots autonomes pour améliorer l'efficacité, la cohérence, les résultats fonctionnels et l'accessibilité des techniques chirurgicales ".

Dr Peter C. W. Kim

L'équipe prévoit maintenant de rendre les outils encore plus petits et d'améliorer les capteurs afin que la technologie puisse être utilisée plus largement. Dr. Kim dit qu'ils espèrent qu'avec le bon partenaire, une partie ou la totalité de la technologie sera prête à être utilisée cliniquement au cours des 2 prochaines années.

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