Pour la première fois, deux robots humanoïdes téléopérés ont été utilisés pour réaliser deux chirurgies lors d’un essai préclinique, rapportent des chercheurs dans le numéro du 8 juillet de la revue Nature. Ces travaux sont le fruit d’une collaboration entre une équipe d’ingénieurs et une équipe de chirurgiens de l’Université de Californie à San Diego.
Dans une chirurgie, une équipe homme-robot composée d’un robot humanoïde et d’un chirurgien humain assistant a réussi à retirer une vésicule biliaire. Une deuxième intervention réussie a été réalisée par deux robots humanoïdes travaillant côte à côte au sein d’une équipe robot-robot. Les deux procédures ont été effectuées sur de grands mammifères non primates.
Cette expérience de validation de concept est un premier pas vers l’introduction de robots humanoïdes au bloc opératoire, ont déclaré les chercheurs. Ces robots pourraient d’abord assister lors des interventions, puis plus tard réaliser des chirurgies tout en étant téléopérés par des chirurgiens.
« Il y a une pénurie de chirurgiens parallèlement à des besoins croissants des patients, ce qui entraîne des temps d’attente plus longs, un accès réduit et des disparités en matière de soins de santé plus importantes », a déclaré Michael Yip, membre du corps enseignant du département de génie électrique et informatique de l’UC San Diego et l’un des auteurs principaux de l’article. « Les robots humanoïdes téléopérés et autonomes ont un réel potentiel pour amplifier l’accès aux chirurgies critiques auxquelles les patients n’auraient sinon pas accès. Cela peut contribuer à résoudre la crise sanitaire non seulement aux États-Unis, mais aussi dans le monde entier. »
Contrairement aux systèmes robotiques chirurgicaux spécialisés qui ne peuvent effectuer qu’une seule fonction, les robots humanoïdes sont polyvalents et pourraient être utilisés pour réaliser une large gamme de procédures et de tâches générales, ont indiqué les chercheurs. Ces robots sont également plus faciles à déployer dans les zones reculées et autres environnements difficiles, où la polyvalence est importante.
« Cette étude montre que les robots humanoïdes ont un avenir viable dans le domaine de la chirurgie. On peut imaginer ces robots déployés dans des communautés éloignées où le personnel est difficile à trouver, ou dans des environnements austères comme des scénarios de recherche et de sauvetage où un déploiement massif de médecine de terrain est nécessaire en peu de temps », a déclaré Yip, qui est membre du corps enseignant de la Jacobs School of Engineering de l’UC San Diego.
Quels sont les avantages d’un robot humanoïde au bloc opératoire ?
En effet, les robots humanoïdes pourraient résoudre un problème majeur des soins de santé : l’accès.
Les systèmes chirurgicaux spécialisés sont généralement équipés de trois ou quatre bras robotiques, d’outils spécialisés et de logiciels propriétaires. Ces systèmes pèsent environ 817 kg, nécessitent une grande équipe pour les installer et occupent une empreinte importante dans les salles d’opération, qui doivent généralement être réaménagées pour les accueillir. En revanche, les robots humanoïdes sont mobiles et plus compacts. Les robots utilisés dans cette étude, surnommés Surgie, mesurent 1,52 mètre et pèsent 27 kg. Ces robots relativement légers et compacts sont particulièrement utiles dans les zones reculées et sous-équipées. Construire des salles d’opération spécialisées pour les systèmes robotiques chirurgicaux ou trouver de grandes équipes pour faire fonctionner un équipement spécialisé serait prohibitif dans ces contextes, a déclaré Yip.
Contrairement à un système opératoire chirurgical typique, les robots humanoïdes s’intègrent parfaitement dans la salle d’opération. Bien que les chercheurs aient dû construire des adaptateurs pour permettre à Surgie de tenir des outils chirurgicaux traditionnels, le contrôle des robots humanoïdes semble également plus naturel, en particulier pour ceux qui ne sont pas formés sur des systèmes spécialisés, ont déclaré les chercheurs. « Nous avons été surpris de voir à quel point Surgie s’intégrait dans notre espace de travail et notre flux de travail », a déclaré Nikita Thareja, MD, co-auteur de l’étude et résidente en chirurgie générale à l’UC San Diego School of Medicine.
Une procédure réalisée par un robot humanoïde téléopéré est tout aussi précise qu’une procédure réalisée avec un système robotique chirurgical téléopéré, a déclaré Shanglei Liu, MD, professeur adjoint de chirurgie à l’UC San Diego School of Medicine, l’un des auteurs principaux de l’article, qui a téléopéré le robot pendant l’étude.
« Cela coûte une fraction du prix et prend une fraction de l’espace dans une salle d’opération. C’est donc facile à déployer, que ce soit dans les zones rurales, sur le champ de bataille, ou même dans l’espace », a déclaré Liu, qui est également affilié au département de bioingénierie Shu Chien-Gene Lay.
Et ensuite ?
Plusieurs problèmes liés à la téléopération doivent encore être résolus. Les robots ont dû être recalibrés plusieurs fois pendant la chirurgie. En conséquence, les procédures ont pris beaucoup plus de temps que lorsqu’elles sont réalisées avec les systèmes chirurgicaux spécialisés existants. Mais c’était également courant avec les premiers systèmes robotiques spécialisés et cela s’améliorera probablement avec le temps, a déclaré Liu. La première chirurgie laparoscopique robotique a duré six heures ; elle prend maintenant 30 minutes.
La latence – un délai entre le moment où le chirurgien actionne le contrôleur et le moment où le robot se déplace – est en cours d’amélioration alors que l’équipe explore des opérations à plus longue distance vers des communautés éloignées.
Les chercheurs voient également un rôle différent pour Surgie. Parce qu’il peut marcher et effectuer la plupart des tâches physiques qu’un humain peut faire, il pourrait aller chercher des outils pour les chirurgiens et pourrait nettoyer une salle d’opération après une procédure.
« L’un de nos objectifs est de développer l’assistant chirurgical autonome », a déclaré Yip. « De nombreuses communautés luttent contre un manque de personnel dans l’équipe chirurgicale, ce qui signifie que les patients ne sont pas traités. Notre objectif est un bloc opératoire du futur, où les robots humanoïdes et les humains travailleront côte à côte en tant qu’équipe intégrée pour fournir des soins à ceux qui en ont besoin, à la fois dans les établissements hospitaliers traditionnels et dans des scénarios non traditionnels de médecine de terrain. »
Les chercheurs ont souligné que ces travaux n’auraient pas été possibles sans une collaboration étroite entre ingénieurs et chirurgiens, et le rôle du Centre pour le futur de la chirurgie de l’UC San Diego.
« Cette réalisation reflète la puissance de rassembler des ingénieurs et des chirurgiens innovateurs pour résoudre des problèmes cliniques significatifs dans notre laboratoire de recherche et de formation de classe mondiale », a déclaré Ryan Broderick, MD, directeur intérimaire du Centre pour le futur de la chirurgie et professeur associé de chirurgie à l’UC San Diego School of Medicine. « Notre centre offre un cadre pour faire le pont entre l’innovation en ingénierie et l’expertise clinique, permettant à des idées transformatrices d’être rigoureusement développées, testées et affinées. »
Première étude de faisabilité in vivo
Lucas Zekai Liang, Peihan Zhang, Calvin Joyce, Soofiyan Atar, Florian Richter et Michael Yip, Département de génie électrique et informatique, UC San Diego Jacobs School of Engineering, Nikita Thareja, Garth Jacobsen, Shanglei Liu et Ryan Broderick, Département de chirurgie, UC San Diego School of Medicine
Site web du projet : https://humanoid-surgeon.github.io/
Article : Humanoid Surgeon: First in-vivo feasibility study – Journal : Nature – Méthode : Experimental study
Source : UC San Diego
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