Le robot autonome effectue une chirurgie laparoscopique des tissus mous avec une aide minimale d'un chirurgien

Et si votre prochaine chirurgie était prévue et réalisée par un robot? Une équipe de l'Université Johns Hopkins s'efforce de transformer cette idée en réalité.

Le concept de chirurgie assistée par robot n'est pas nouveau: plusieurs systèmes ont déjà été développés et sont utilisés pour traiter les patients humains. Un exemple est le système chirurgical Da Vinci, un dispositif laparoscopique avec des bras robotiques qui sont contrôlés à distance par un chirurgien. Ce système n'est pas autonome - le robot n'effectue aucune tâche chirurgicale indépendamment. D'autres systèmes robotiques avec des niveaux d'autonomie plus élevés ont été développés, comme le Tsolution One ® , qui utilise un robot pour couper précisément les os selon un plan pré-spécifié. Les systèmes robotiques autonomes existants ont été largement utilisés pour aider les chirurgies impliquant des tissus durs, tels que le perçage dans les os pour les implants de la hanche ou du genou. Mais ces systèmes n'ont pas été utilisés pour les chirurgies des tissus mous, qui posent des défis uniques, comme la prise en compte des mouvements tissulaires imprévisibles qui se produisent lorsque le patient respire ou les limites de taille des outils chirurgicaux.

Maintenant, les chercheurs financés par Nibib développent un robot autonome qui peut effectuer une chirurgie intestinale avec une aide minimale d'un chirurgien. De plus, le robot a surpassé les chirurgiens experts par rapport à la tête à tête dans des modèles précliniques. Une étude détaillant le développement de ce robot, qui présente la première chirurgie des tissus mous autonomes autonomes connus, a récemment été publié dans Science Robotics .

Le robot, appelé Star (pour le robot autonome des tissus intelligents), a été développé par Axel Krieger, Ph.D., et ses collègues de l'Université Johns Hopkins. Jusqu'à présent, le robot a été développé pour effectuer une anastomose intestinale - où deux morceaux d'intestin grêle sont cousus ensemble pour former une section continue et continue - sous la supervision et l'orientation d'un chirurgien. Krieger a expliqué comment le robot effectue la procédure: après que le chirurgien ait expose manuellement les bords des tissus, l'étoile prend des images et développe un plan de placement de suture basé sur la forme et l'épaisseur du tissu. Une fois que l'opérateur humain approuvait le plan, l'étoile est de manière indépendante le tissu ensemble. Si le tissu se déforme ou se déplace au-delà d'un seuil défini, Star demande au chirurgien si un nouveau plan chirurgical doit être créé. Ce processus est répété jusqu'à ce que le robot termine toute la procédure.

"En incorporant de nouveaux outils de suture, des systèmes d'imagerie, des algorithmes d'apprentissage automatique et des commandes robotiques, le système vedette est équipé pour surmonter les défis de la chirurgie laparoscopique autonome dans les tissus mous", a déclaré Krieger. "Star peut visualiser une scène chirurgicale, générer un plan chirurgical, puis exécuter ces plans avec une grande précision et une précision." Il a cependant noté que Star n'est pas censé remplacer les chirurgiens. "Les robots autonomes, comme Star, sont conçus pour être incorporés dans le flux de travail chirurgical aux côtés des chirurgiens, améliorant les performances de tâches précises et répétitives et améliorant finalement la cohérence chirurgicale du patient en patient."

Pour évaluer la performance de Star par rapport aux chirurgiens experts, les chercheurs ont utilisé les tissus intestinaux "fantômes" comme système de modèle. L'intestin grêle synthétique a été monté sur un stade linéaire qui a été programmé pour se déplacer d'avant en arrière, a expliqué Krieger, qui a simulé des mouvements respiratoires qui se produiraient pendant la chirurgie. De plus, au cours de ces expériences, le tissu fantôme a été tourné au hasard et déformé, obligeant l'étoile ou le chirurgien à s'arrêter, à se regrouper et à terminer la procédure, a-t-il déclaré. Star a effectué la procédure sur les tissus fantômes cinq fois, et quatre chirurgiens ont effectué la procédure de deux manières différentes - deux fois en utilisant la laparoscopie manuelle traditionnelle et deux fois en utilisant un système assisté par robot différent.

Par rapport aux chirurgiens experts, Star a eu moins d'erreurs et était plus cohérent dans l'espacement et la profondeur de la suture. De plus, lorsque les chercheurs ont coulé du liquide visqueux à travers les intestins fantômes réséqués, ils ont constaté que l'écoulement était le laminaire le plus laminaire (lisse et rationalisé) dans les tissus reconstruits par Star, indiquant une anastomose de meilleure qualité que celles effectuées par les chirurgiens experts.

Enfin, les performances de Star ont été évaluées dans un grand modèle animal. Une anastomose intestinale a été réalisée sur cinq porcs; Pour quatre des animaux, la procédure a été réalisée via STAR et pour le cinquième animal, la procédure a été réalisée via une laparoscopie manuelle traditionnelle. Semblable aux expériences Phantom, Star a fait moins d'erreurs par rapport au chirurgien expert. De plus, lorsque les chercheurs ont analysé la façon dont les intestins réséqués avaient guéri sept jours après la chirurgie, il n'y avait pas de différence observable dans la cicatrisation des plaies entre les deux méthodes chirurgicales différentes.

"Nos résultats indiquent que la star est plus cohérente et précise que les chirurgiens experts lors de l'exécution de tâches de suture", a déclaré Krieger. Il a noté que leurs résultats démontrent le potentiel de robotique chirurgicale autonome pour démocratiser les soins chirurgicaux - ce qui pourrait conduire à des résultats pour les patients plus prévisibles et cohérents.

"Alors que beaucoup peuvent se sentir hésitants à faire accomplir une machine une tâche spécialisée qui est traditionnellement effectuée par des systèmes humains et robotiques qui ont le potentiel d'améliorer les résultats des patients dans les milieux médicaux", a déclaré Krieger. "Tout comme le public a adopté l'afflux progressif du régulateur de vitesse, de l'assistance à la voie et des fonctionnalités d'auto-stationnement dans les automobiles - qui mèneront finalement à des voitures autonomes - je pense que nous verrons une progression similaire dans le domaine de la robotique médicale."