Intelligence artificielle Robotique : le robot chirurgien STAR effectue des coelioscopies de façon autonome

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Robotique : le robot chirurgien STAR effectue des coelioscopies de façon autonome

En 2016, une équipe de l’Université Johns Hopkins (JHU), avait démontré lors d’une étude que STAR, un robot chirurgien, pouvait s’adapter au mouvement subtil et à la déformation des tissus mous pour exécuter des sutures précises et cohérentes. Simon Leonard, professeur-chercheur adjoint à la Whiting School of Engineering de JHU avait travaillé pendant quatre ans pour programmer ce bras robotique. Une version améliorée de STAR a été mise au point pour effectuer une laparoscopie de façon totalement autonome. Les tests par rapport à la laparoscopie manuelle et la chirurgie assistée par robot pour l’anastomose intestinale porcine, ont permis aux chercheurs de constater que la chirurgie autonome offerte par le système STAR était plus précise et donc supérieure.

La laparoscopie, plus connue sous le nom de coelioscopie, se fait par l’introduction dans la cavité péritonéale d’un dispositif optique et de divers instruments permettant de voir les organes et de réaliser une intervention sans ouverture de l’abdomen. Les chirurgiens ont de plus en plus recours à cette méthode qui permet au patient de récupérer beaucoup plus vite. De nombreux scientifiques essaient de mettre au point des assistants robotiques pour les aider lors de ces opérations comme Hominis, par exemple.

L’équipe qui avait conçu STAR en 2016 était partie du constat que même la main du chirurgien le plus sûr n’est pas aussi stable et cohérente qu’un bras robotique construit en métal et en plastique, programmé pour effectuer les mêmes mouvements répétitifs. Elle avait pu démontré la précision et la cohérence du robot mais l’opération (anastomose intestinale) avait nécessité une large incision de l’abdomen et une supervision du chirurgien. L’anastomose, suture de deux structures comme les vaisseaux sanguins ou dans cette étude, deux extrémités d’intestin, est très délicate car les tissus mous peuvent se déplacer et changer de forme de manière complexe alors que la couture doit se poursuivre . Selon les chercheurs, des complications telles que des fuites le long des coutures surviennent près de 20 % du temps en chirurgie colorectale et 25 à 30 % du temps en chirurgie abdominale.

Le nouveau STAR

L’anastomose autonome nécessite des techniques complexes d’imagerie, de suivi des tissus et de planification chirurgicale, ainsi qu’une exécution précise, souvent dans des environnements non structurés et déformables; elle est encore plus ardue lorsqu’elle est pratiquée par coelioscopie.

Des chercheurs du Children’s National Hospital de Washington dont Axel Krieger, et Jin Kang, professeur de génie électrique et informatique à Johns Hopkins, ont amélioré le robot en lui ajoutant de nouvelles fonctionnalités pour une autonomie accrue et une meilleure précision chirurgicale, grâce à des outils de suture spécialisés et des systèmes d’imagerie de pointe qui fournissent des visualisations plus précises du champ chirurgical. Un endoscope tridimensionnel basé sur la lumière structurelle et un algorithme de suivi basé sur l’apprentissage automatique développé par Kang et ses étudiants guident STAR. Jin Kang déclare :

« Nous pensons qu’un système avancé de vision artificielle en trois dimensions est essentiel pour rendre les robots chirurgicaux intelligents plus intelligents et plus sûrs. »

En outre, un système de contrôle autonome adapte le plan chirurgical en temps réel, comme le ferait un chirurgien. De son côté, Axel Krieger ajoute :

« Ce qui rend le STAR spécial, c’est qu’il s’agit du premier système robotique à planifier, adapter et exécuter un plan chirurgical dans les tissus mous avec une intervention humaine minimale. »

Conclusions de l’étude

Axel Krieger, auteur principal de l’étude, affirme :

« Nos résultats montrent que nous pouvons automatiser l’une des tâches les plus complexes et les plus délicates de la chirurgie : la reconnexion des deux extrémités d’un intestin. Le STAR a effectué la procédure chez quatre animaux et il a produit des résultats nettement meilleurs que les humains effectuant la même procédure. »

Toujours selon lui :

« la robotisation de l’anastomose permettra de garantir que les tâches chirurgicales qui nécessitent une précision et une répétabilité élevées peuvent être effectuées avec plus d’exactitude et de précision pour chaque patient, indépendamment des compétences du chirurgien. Selon nous, cela se traduira par une démocratisation des soins chirurgicaux avec des résultats plus prévisibles. »

Sources de l’ article : Chirurgie laparoscopique robotique autonome pour l’anastomose intestinale

 
Marie-Claude Benoit

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