Un robot actionné par manette pourrait aider les chirurgiens à traiter les AVC à distance

Les ingénieurs du MIT ont développé un système télérobotique pour aider les chirurgiens à traiter rapidement et à distance les patients victimes d'un accident vasculaire cérébral ou d'un anévrisme. Avec un joystick modifié, les chirurgiens d'un hôpital peuvent contrôler un bras robotisé à un autre endroit pour opérer un patient en toute sécurité pendant une fenêtre de temps critique qui pourrait sauver la vie du patient et préserver son fonctionnement cérébral.

Le système robotique, dont le mouvement est contrôlé par des aimants, est conçu pour assister à distance une intervention endovasculaire - une procédure effectuée dans des situations d'urgence pour traiter les accidents vasculaires cérébraux causés par un caillot sanguin. De telles interventions nécessitent normalement qu'un chirurgien guide manuellement un fil fin vers le caillot, où il peut éliminer physiquement le blocage ou administrer des médicaments pour le briser.

L'accessibilité est l'une des limites de ces procédures :les chirurgiens neurovasculaires sont souvent basés dans de grands établissements médicaux difficiles d'accès pour les patients dans les régions éloignées, en particulier pendant "l'heure dorée" - la période critique après le début d'un AVC, pendant laquelle le traitement doit être administré. pour minimiser tout dommage au cerveau.

L'équipe du MIT envisage que son système robotique pourrait être installé dans des hôpitaux plus petits et guidé à distance par des chirurgiens formés dans de plus grands centres médicaux. Le système comprend un bras robotique de qualité médicale avec un aimant attaché à son poignet. Avec un joystick et une imagerie en direct, un opérateur peut ajuster l'orientation de l'aimant et manipuler le bras pour guider un fil magnétique doux et fin à travers les artères et les vaisseaux.

Les chercheurs ont démontré le système dans un «fantôme», un modèle transparent avec des vaisseaux reproduisant des artères complexes du cerveau. Avec seulement une heure de formation, les neurochirurgiens ont pu contrôler à distance le bras du robot pour guider un fil à travers un labyrinthe de vaisseaux pour atteindre des emplacements cibles dans le modèle.

« Nous imaginons, au lieu de transporter un patient d'une zone rurale vers une grande ville, qu'il puisse se rendre dans un hôpital local où des infirmières pourraient mettre en place ce système. Un neurochirurgien d'un grand centre médical pourrait regarder l'imagerie en direct du patient et utiliser le robot pour opérer pendant cette heure dorée. C'est notre futur rêve », a déclaré Xuanhe Zhao, professeur de génie mécanique et de génie civil et environnemental au MIT. Leurs découvertes ont été publiées dans Science Robotics .

La chirurgie endovasculaire est une procédure spécialisée et peu invasive qui consiste à tordre et à guider soigneusement un fil médical fin à travers les artères et les vaisseaux du corps jusqu'à un emplacement cible, de manière à éviter d'endommager les parois des vaisseaux. La procédure nécessite généralement des années de formation pour être maîtrisée par un chirurgien.

Les systèmes robotiques sont explorés en tant que technologies d'assistance en chirurgie endovasculaire. Ces systèmes impliquent principalement des moteurs qui font avancer et rétracter un fil tout en le tordant à travers le système vasculaire du corps.

"Mais avoir une torsion de robot avec le même niveau de sophistication [en tant que chirurgien] est un défi", a déclaré l'auteur principal Yoonho Kim. "Notre système est basé sur un mécanisme fondamentalement différent."

Le nouveau système de l’équipe s’appuie sur des travaux de 2019, dans lesquels ils ont démontré la direction d’un fil contrôlé magnétiquement à travers un modèle en silicone grandeur nature des vaisseaux sanguins du cerveau. Ils l'ont fait à l'époque en utilisant un aimant portatif, de la taille d'une boîte de soupe, qu'ils ont manipulé manuellement.

Depuis, ils ont fixé l'aimant à l'extrémité d'un bras robotique de qualité médicale, qui peut être dirigé à l'aide d'un petit bouton de joystick sur une souris. En inclinant le joystick, les chercheurs peuvent incliner l'aimant dans une orientation qu'un fil magnétique peut suivre. Les boutons de la souris contrôlent un ensemble d'entraînements linéaires motorisés, qui font avancer et rétracter le fil pour le faire avancer et reculer.

Le fil est aussi fin et flexible qu'un fil de guidage neurovasculaire conventionnel, avec une pointe souple et sensible au magnétisme qui suit et se plie dans la direction d'un champ magnétique.

L'équipe a testé le système robotique dans le Catheter Lab du Massachusetts General Hospital - une salle d'opération avec un équipement d'imagerie médicale standard utilisé dans les procédures endovasculaires. Les chercheurs ont installé le bras robotique dans le laboratoire, ainsi qu'un modèle en silicone grandeur nature de vaisseaux sanguins. Ils installent le joystick, ainsi qu'un moniteur affichant une vidéo en direct du modèle, dans une salle de contrôle. De là, un opérateur a regardé la vidéo tout en utilisant le joystick pour diriger à distance le câble à travers les navires.

L'équipe a formé un groupe de neurochirurgiens à l'utilisation du système robotique. Après seulement une heure de formation, chaque chirurgien a réussi à faire fonctionner le système pour guider le fil à travers des vaisseaux complexes difficiles à naviguer avec un fil de guidage manuel.

L'équipe a également utilisé le système robotique pour éliminer les caillots simulés dans les zones difficiles d'accès du modèle. Ils ont dirigé le fil de guidage à travers les vaisseaux, et dans les virages et les virages serrés, pour atteindre les régions où les chercheurs ont simulé des caillots. Une fois qu'ils ont guidé le fil vers le caillot, les chirurgiens ont procédé avec des méthodes endovasculaires standard pour enfiler un microcathéter le long du fil jusqu'au site du caillot. Ils ont rétracté le fil, laissant le cathéter, qu'ils ont ensuite appliqué pour réussir à retirer le caillot.

"L'objectif principal du fil de guidage magnétique est d'atteindre l'emplacement cible rapidement et en toute sécurité, afin que des dispositifs standard tels que des microcathéters puissent être utilisés pour administrer des traitements", a déclaré Kim. "Notre système est comme un éclaireur."

Il espère que le système téléopéré pourra aider davantage de patients à recevoir un traitement urgent. Il voit également des avantages pour les chirurgiens, qui effectuent généralement de telles procédures vasculaires dans la même pièce que le patient, tout en étant exposés aux rayonnements de l'imagerie par rayons X.

"Les neurochirurgiens peuvent faire fonctionner le robot dans une autre pièce ou même dans une autre ville sans exposition répétée aux rayons X", explique Zhao. "Nous sommes vraiment ravis de l'impact potentiel de cette technologie sur la santé mondiale, étant donné que l'AVC est l'une des principales causes de décès et d'invalidité à long terme."