Un robot-chirurgien autonome a opéré un cochon

Un robot vient de démontrer qu'il était capable d'opérer un intestin, tout seul, comme un grand.

|
06 Mai 2016, 9:28am

Researchers working with the STAR robot. Image: Dr. Axel Krieger

Un robot vient de démontrer qu'il était capable d'opérer des tissus mous avec une assistance humaine réduite au plus strict minimum.

La spécialité chirurgicale dite « chirurgie des tissus mous » donne lieu à plus de 45 millions d'opérations chaque année aux Etats-Unis. Même pour le chirurgien le plus habile, il s'agit toujours de procédures extrêmement délicates. La communauté médicale était convaincue qu'aucun robot ne pourrait jamais réaliser une chirurgie des tissus mous, dont le déroulement est toujours extrêmement imprévisible. Jusqu'à aujourd'hui.

Des chercheurs du Complexe américain de médecine infantile à Washington espèrent que leur nouveau robot, STAR (pour « Smart Tissue Autonomous Robot ») sera bientôt le nouvel outil phare du chirurgien. Tandis que les instruments chirurgicaux deviennent de plus en plus « intelligents, » la collaboration entre chirurgiens et machines promet de réduire la fréquence des complications post-chirurgicales et des erreurs médicales.

Le robot STAR réalisant des sutures en collaboration avec un assistant humain. Image: Sheikh Zayed Institute for Pediatric Surgical Innovation.

L'équipe de chercheurs, dirigée par Azad Shademan, a développé STAR dans le but de réaliser des tâches chirurgicales complexes. Ici, il attache des segments d'intestins de porc les uns aux autres. Équipé d'un bras robotique et de plusieurs instruments chirurgicaux, STAR a réalisé toute la procédure sous la surveillance d'un chirurgien humain. Le détail de l'opération est décrit dans un article publié mercredi dans la revue Science Translational Medicine.

« Le chirurgien peut arrêter le robot à tout moment et prendre la main, » explique Shademan. « Il le surveille de très près, et si jamais les choses tournent mal, il n'y a qu'à appuyer sur un bouton pour interrompre la procédure. »

L'opération en question, connue sous le nom d'anastomose intestinale, consiste à connecter deux sections tubulaires de gros intestin, un peu comme si vous deviez recoller deux sections de tuyau d'arrosage ensemble. Pour la réussir, il faut maintenant un espacement et une pression idoines entre les tissus : il ne faut pas risquer des fuites du tube intestinal en cas d'augmentation de la pression suite à l'acheminement de la matière fécale. Vous voyez l'idée.

Les chercheurs ont réalisé deux opérations successives, une ex vivo et une in vivo. Elles ont été réalisées de manière parfaitement autonomes, c'est-à-dire que le chirurgien n'était là que pour superviser les tâches et intervenir en cas de problème, un peu comme un parent assistant aux premier pas de son enfant. Ce fut un succès complet.

L'événement est unique car le robot a utilisé un système de caméra infrarouge, comme celles que l'on utilise pour la vision de nuit. Des biomarqueurs fluorescents ont été injectés dans les tissus afin d'aider le robot à les « voir » en trois dimensions.

La technique du robot a ensuite été comparée à celle des chirurgiens humains, et à celle de robots-chirurgiens moins récents. Les résultats montrent que STAR était plus efficace qu'humains et robots réunis, et que les sutures réalisées sur le tube intestinal étaient de très bonne qualité.

« Pour évaluer la qualité de la chirurgie réalisée, on a pris les intestins, on les a connectés à une pompe, et on a injecté de l'eau à l'intérieur en augmentant progressivement la pression, jusqu'à ce qu'ils explosent, » explique Ryan Decker, un chercheur ayant participé à l'étude. « Les intestins opérés par STAR sont restés étanches plus longtemps que ceux opérés par des chirurgiens ou par d'autres robots. »

Les données montrent d'ailleurs que les résultats des robots étaient non seulement meilleurs que ceux des humains, mais de très loin. « Admettons que les chirurgiens humains réussissent l'opération 19 fois sur 20. C'est un bon résultat, mais cet unique échec demeure inacceptable, » explique Peter C. W. Kim. « En rendant les procédures plus raffinées grâce à la collaboration homme-machine, le risque d'échec sera considérablement amoindri. »

L'anneau STAR servant de support chirurgical. Image: Carla Schaffer/AAAS

La chirurgie assistée de manière robotique n'est pas nouvelle. Des plateformes chirurgicales telles que Da Vinci permettent désormais de réaliser facilement des procédures peu invasives.

Cependant, ces systèmes s'appuient sur le travail de véritables chirurgiens. Le robot se contente d'analyser leurs gestes et de le transcrire en un mouvement mécanique précis à l'aide d'instruments minuscules. Pour que l'opération soit réussie, on ne peut se passer de la virtuosité du chirurgien. STAR, quant à lui, est programmé pour éliminer les erreurs humaines qui pourraient émerger malgré tout.

L'équipe insiste sur le fait qu'elle ne compte pas remplacer les chirurgiens par des machines. Bien au contraire, la technologie poursuit le même but que la voiture autonome : réduire les accidents.

Maintenant que les robots ont démontré leur habileté sur des tâches extrêmement délicates, ils pourront peut-être réussir à opérer des vésicules biliaires ou des tumeurs.