Des mains robotiques plus précises que des mains humaines
Les ingénieurs du laboratoire de robotique urologique de l'institut Johns Hopkins rapportent l'invention d'un moteur sans métal ni électricité qui peut sans risque actionner les dispositifs médicaux robotiques télécommandés utilisés pour des biopsies et des thérapies du cancer guidées par IRM (Imagerie par Raisonnance Magnétique). Le moteur qui anime les dispositifs peut être commandé par ordinateur avec une telle précision que les mouvements sont plus réguliers et précis que ceux d'une main humaine.
« Un bon nombre de biopsies sur des organes tels que la prostate sont actuellement réalisées à l'aveugle car les tumeurs sont la plupart du temps invisibles aux outils d'imagerie utilisés généralement, » explique Dan Stoianovici, docteur, professeur associé d'urologie chez Johns Hopkins et directeur du laboratoire de robotique. « Notre nouveau moteur et robot certifié IRM peut viser ces tumeurs. Ceci devrait augmenter la précision de repérage et de prélèvement d'échantillons de tissu, réduire les erreurs de diagnostique et également améliorer les thérapies. »
Une description du nouveau moteur, réalisé entièrement en plastiques, céramique et caoutchouc, et piloté à la lumière et à l'air, a été publié dans le numéro de février de la revue IEEE/ASME Transactions on Mechanotronics.
Le défi pour son équipe d'ingénieurs était de surmonter la sensibilité de l'IRM aux l'interférences magnétiques fortes. Les métaux sont peu sûrs dans les IRM car la machine est basée sur un puissant aimant, et les courants électriques tordent les images, d'après Stoianovici. L'équipe a utilisé six des moteurs pour actionner le premier robot compatible IRM et accéder à une prostate. Ce robot subit actuellement un essai préclinique.
Le « cancer de la prostate est corriace car il peut seulement être vu sous IRM, et à un stade peu avancé il peut être très petit et facile à manquer, » ajoute Stoianovici.
Le nouveau moteur de Johns Hopkins, surnommé PneuStep, se compose de trois pistons reliés à une série de roues. Les roues sont mises en rotation par la circulation d'air, qui est elle-même commandée par un ordinateur situé dans une salle à proximité de l'IRM. « Nous pouvons réaliser un mouvement précis et sans heurt du moteur à près de 50 micromètres, ce qui est plus fins que des cheveux humains, » indique Stoianovici.
Le robot est placé à côté du patient dans le module de balayage de l'IRM et est commandé à distance en observant les images sur le moniteur. Le moteur est piloté par fibres optiques, qui retournent l'information à l'ordinateur en temps réel, permettant à la fois de guider et de rajuster le mouvement.
« Le robot se déplace lentement mais avec précision, et nos expériences prouvent que l'aiguille est toujours à moins d'un millimètre de la cible, » expose Stoianovici. Ce type de commande de précision permettra à des médecins d'utiliser des instruments selon des modalités encore impossibles actuellement possibles, ajoute-t-il.
« Ce remarquable robot promet beaucoup - la vague du futur est la chirurgie guidée par image pour mieux cibler, diagnostiquer et traiter les cancers avec des techniques minimalement invahissantes, » s'enflamme Li-Ming Su, M.D., professeur associé d'urologie et directeur de chirurgie urologique laparoscopique et robotique à l'institut urologique Brady d'Hopkins.