Un robot commandé par joystick révolutionne la chirurgie vasculaire à distance

Des ingénieurs du MIT ont mis au point un système télérobotique permettant aux chirurgiens de traiter rapidement et à distance les patients victimes d'un accident vasculaire cérébral (AVC) ou d'un anévrisme. Grâce à un joystick modifié, un chirurgien situé dans un hôpital peut contrôler un bras robotique dans un autre établissement afin d'opérer un patient durant la fenêtre critique — cette « heure d'or » où une intervention rapide peut sauver des vies et préserver les fonctions cérébrales.

Une technologie magnétique pour l'intervention endovasculaire

Le système, dont les mouvements sont pilotés par aimantation, est conçu pour assister à distance l'intervention endovasculaire — une procédure d'urgence visant à traiter les AVC ischémiques causés par un caillot sanguin. Habituellement, le chirurgien doit guider manuellement un fil-guide fin jusqu'au caillot pour le retirer mécaniquement ou y administrer des médicaments thrombolytiques.

Surmonter l'inaccessibilité des centres spécialisés

L'un des obstacles majeurs reste l'accessibilité : les neurochirurgiens vasculaires exercent souvent dans de grands centres hospitaliers difficiles d'accès pour les patients des zones rurales, surtout pendant l'heure d'or qui suit l'AVC.

L'équipe du MIT envisage d'installer ce système robotique dans des hôpitaux de proximité, guidé à distance par des chirurgiens expérimentés basés dans des centres experts. Le dispositif comprend un bras robotique de grade médical muni d'un aimant à son poignet. Via un joystick et une imagerie en temps réel, l'opérateur ajuste l'orientation de l'aimant pour manœuvrer un fil-guide souple et magnétique à travers les artères et vaisseaux cérébraux.

Validation sur modèle anatomique et formation rapide

Les chercheurs ont testé le système sur un « fantôme » — un modèle transparent reproduisant la complexité des artères cérébrales. Après seulement une heure de formation, des neurochirurgiens ont réussi à piloter le bras robotique pour guider le fil à travers un dédale vasculaire jusqu'à des cibles prédéfinies.

« Nous imaginons qu'au lieu de transférer un patient d'une zone rurale vers une grande ville, il pourrait se rendre à l'hôpital local où des infirmiers mettraient en place le système. Un neurochirurgien d'un centre expert pourrait visualiser l'imagerie en direct et opérer via le robot durant cette heure critique. C'est notre vision pour l'avenir », explique Xuanhe Zhao, professeur de génie mécanique et de génie civil et environnemental au MIT.

Les résultats ont été publiés dans Science Robotics.

Un « éclaireur » pour les outils standards

La chirurgie endovasculaire est une procédure mini-invasive hautement spécialisée qui demande des années de formation pour maîtriser la navigation d'un fil-guide à travers la vasculaire sans endommager les parois. Les systèmes robotiques existants reposent sur des moteurs qui font avancer, reculer et pivoter le fil.

« Mais faire pivoter un robot avec la même dextérité qu'un chirurgien est un défi », souligne Yoonho Kim, auteur principal. « Notre système repose sur un principe fondamentalement différent. »

Cette innovation s'appuie sur des travaux de 2019 où l'équipe avait démontré le guidage d'un fil magnétique dans un modèle en silicone à l'échelle réelle, à l'aide d'un aimant tenu manuellement. Aujourd'hui, l'aimant est fixé au bout d'un bras robotique médical, piloté via un mini-joystick sur une souris. En inclinant le joystick, on oriente l'aimant, ce qui guide le fil magnétique. Des boutons sur la souris commandent des moteurs linéaires qui font avancer ou reculer le fil.

Le fil, aussi fin et flexible qu'un guide neurovasculaire classique, possède une pointe souple et magnétosensible qui suit et s'incurve dans la direction du champ magnétique.

Essais en conditions réelles et résultats prometteurs

Le système a été testé au laboratoire de cathétérisme du Massachusetts General Hospital, une salle d'opération équipée pour l'imagerie endovasculaire standard. Le bras robotique a été installé aux côtés d'un modèle en silicone des vaisseaux sanguins. Le joystick et un moniteur diffusant la vidéo en direct étaient placés dans une salle de contrôle adjacente. L'opérateur a ainsi pu guider le fil à distance à travers la vasculaire.

Un groupe de neurochirurgiens a été formé au système. Après une seule heure d'entraînement, chacun a réussi à naviguer dans des vaisseaux complexes, difficiles d'accès avec un guide manuel.

L'équipe a également utilisé le robot pour éliminer des caillots simulés dans des zones difficiles d'accès. Après avoir guidé le fil-guide jusqu'au caillot, les chirurgiens ont enfilé un microcathéter le long du fil jusqu'au site, retiré le fil, puis utilisé le cathéter pour aspirer le caillot avec succès.

« Le rôle principal du fil-guide magnétique est d'atteindre la cible rapidement et en toute sécurité, afin que des dispositifs standards comme les microcathéters puissent délivrer le traitement. Notre système agit comme un éclaireur », résume Kim.

Cette technologie pourrait aussi protéger les chirurgiens de l'exposition répétée aux rayons X lors des procédures vasculaires, puisqu'ils pourraient opérer depuis une autre pièce, voire une autre ville.

« Les neurochirurgiens pourraient piloter le robot sans exposition aux rayons X. Nous sommes vraiment enthousiastes quant à l'impact potentiel de cette technologie sur la santé mondiale, l'AVC étant l'une des principales causes de décès et de handicap durable », ajoute Zhao.