AFIN D'EXPLOITER au mieux la précision visuelle accrue conférée par l'IRM, le système robotique, construit en collaboration avec la compagnie MacDonald, Dettwiler and Associates (MDA), inventrice du Canadarm de la navette spatiale, a été doté de nombreuses autres propriétés et qualités. En particulier, il est capable de recréer les sensations tactiles et les sons. Le neuroArm rassemble «dans un seul système toutes les technologies modernes» de la microchirurgie – la microscopie, l'IRM, la robotique –, indique au « Quotidien » Alex Greer, un ingénieur de l'université de Calgary, qui a contribué à son élaboration. Cette combinaison devrait permettre de faire passer l'échelle de précision des interventions chirurgicales concernées du millimètre à quelques dizaines de microns (un micron étant égal à un millième de millimètre). Et, de ce fait, selon le Dr Garnette Sutherland, le chirurgien responsable avec son équipe de la création du neuroArm, de mener la chirurgie «du niveau de l'organe à celui de la cellule».
Le robot proprement dit intervient dans la salle d'opération. Il est constitué de deux bras situés sur une base mobile, qui peuvent être placés à l'intérieur d'un appareil IRM également mobile. Ces bras sont dotés d'effecteurs ressemblant à des mains humaines et possédant sept degrés de liberté. Ils sont capables d'interagir avec des instruments de microchirurgie interchangeables. Chaque effecteur est doté d'un capteur de force tridimensionnel utilisé pour recréer les sensations tactiles qui sont renvoyées à l'opérateur. Un microscope permet d'observer la région de l'intervention.
Images et sons.
Le chirurgien, assis à son poste de travail, en dehors de la salle d'opération, dispose de commandes manuelles haptiques (aussi appelées « par retour d'effort »), de binoculaires lui permettant d'observer le site de la chirurgie en trois dimensions et d'écrans reproduisant des IRM à trois dimensions, en temps réel. Sur ces images, les instruments, dont la position est connue grâce à leurs coordonnées dans l'espace, apparaissent de manière virtuelle. Le médecin porte également un casque léger sans fil lui permettant de communiquer avec l'assistant et les techniciens qui se trouvent dans la salle d'opération auprès du patient. Un micro situé sur le microscope de chirurgie lui retransmet les sons émis lors des contacts entre les instruments et les tissus du malade opéré. Un système de contrôle intègre et traduit les gestes qu'il exécute en mouvements correspondants des effecteurs du robot.
Deux dispositifs permettent d'accroître la fiabilité et la limite de résolution de l'intervention. Le premier est un filtre qui élimine les tremblements de la main du chirurgien. L'autre est constitué par un système réglable permettant de réduire, au niveau du robot, l'amplitude des gestes effectués par la main du chirurgien. Grâce à son utilisation, un déplacement des doigts du médecin sur une distance de 2 cm, par exemple, peut servir à ne provoquer qu'un déplacement de 1 cm ou moins au niveau des effecteurs du robot qui opèrent au site chirurgical.
Le chirurgien est aussi assisté par un logiciel de simulation qui l'aide à déterminer l'emplacement de la trépanation et à calculer la meilleure trajectoire possible pour la chirurgie elle-même.
Lors de la fabrication du neuroArm, c'est l'hostilité de l'environnement dans lequel il doit fonctionner qui a constitué, pour les ingénieurs, le plus grand obstacle à vaincre. Sa situation au sein du tunnel d'IRM signifie que le robot est exposé à un aimant très puissant et soumis constamment à des impulsions de radiofréquence. Cela exclut l'utilisation de toute matière ayant des propriétés magnétiques dans sa construction. Il est donc constitué de titane, de composants ressemblant à des plastiques et de céramiques.
Sa présence dans le bloc opératoire pose également des contraintes de sécurité rarement rencontrées dans le monde industriel. Le robot doit pouvoir opérer sans que cela entraîne de risques ni pour le personnel médical qui l'entoure ni, bien sûr, pour le patient. Une panne éventuelle doit pouvoir se manifester sans mettre le patient en danger et de façon à permettre au chirurgien de continuer l'intervention de façon traditionnelle. Les logiciels de contrôle et de sécurité développés pour répondre à ces exigences sont issus directement de «l'expérience en robotique spatiale de MDA», indique Alex Greer.
Des interventions jusqu'alors impossibles.
Toutes ces prouesses technologiques devraient rendre réalisables des interventions jusqu'ici impossibles. Par exemple, «une biopsie du cerveau ayant lieu au cours de l'exécution de l'IRM», indique Alex Greer, ou des sutures sur des vaisseaux sanguins d'un diamètre de l'ordre du millimètre. «Les chercheurs soulignent également que le neuroArm permettra une chirurgie moins invasive et avec moins de risques d'infection et de complications.» Enfin, selon le Dr Sutherland, les données des opérations réalisées avec le neuroArm peuvent être utilisées comme outils de formation. Elles permettront aux neurochirurgiens de s'entraîner dans des conditions virtuelles pour se préparer aux situations réelles.
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