Serons-nous bientôt opérés par des robots-chirurgiens autonomes ?

Rédigé le 23 mai 2016 par | Nouvelles technologies Imprimer

Il y a une dizaine de jours, les scientifiques du Children’s National Medical Center de Washington D.C. ont annoncé une avancée scientifique plutôt impressionnante.

Voilà en résumé de quoi il s’agit : ils ont développé un robot capable d’opérer sur des tissus mous. Un robot capable d’opérer seul sur des tissus mous. Ils l’ont appelé le « Smart Tissue Autonomous Robot » (Robot autonome intelligent pour les tissus).

C’est extrêmement important. Pas seulement parce que c’est un pas supplémentaire vers une chirurgie plus précise et plus sûre – ce qui est bon pour tout le monde – mais aussi parce que ce robot est capable d’opérer avec un degré d’indépendance sans précédent.

Robots et chirurgiens, une longue collaboration

Voyez-vous, la robotique et la chirurgie sont des amies de longue date. En 1985 déjà, des docteurs s’aidaient du Puma 560 lors d’opérations délicates.

Puma 500 - robots-chirurgiens
Bras robotisé Puma 500
Source : http://www.robotics.tu-berlin.de

La chirurgie robotique s’est beaucoup développée depuis et elle a toujours servi d’auxiliaire aux docteurs humains. Il n’est pas difficile de voir pourquoi. Un robot peut faire des mouvements plus précis qu’une personne. Il ne se fatiguera pas et ne ressentira pas d’épuisement après une longue opération, contrairement à un chirurgien.

Mais aujourd’hui, tout cela est en train de changer. On constate une évolution, déjà annoncée dans une conférence TED de Ken Goldberg, expert en robotique, en 2012.

Le dernier projet concerne lui-aussi des robots médicaux. Il se base sur un système appelé le robot chirurgical Da Vinci, un appareil disponible dans le commerce. Il est utilisé dans plus de 2 000 hôpitaux dans le monde.

Da Vinci Xi - robots-chirurgiens
Robot chirurgien Da Vinci Xi
Source : Intuitive Surgical

L’idée est qu’il permet au chirurgien d’opérer confortablement dans son propre cadre coordonné, mais beaucoup des tâches accessoires à la chirurgie sont de l’ordre de la routine et sont fatigantes, comme la pose de sutures. Actuellement, toutes ces tâches sont effectuées sous le contrôle spécifique et immédiat du chirurgien, qui se fatigue avec le temps.

Nous nous sommes donc demandé s’il serait possible de programmer le robot pour effectuer certaines des tâches accessoires et libérer ainsi le chirurgien, qui pourrait se concentrer sur des parties plus compliquées de l’opération, tout en diminuant le temps nécessaire en faisant en sorte que le robot travaille un peu plus vite ?

C’était l’idée : développer une méthode pour permettre au robot d’effectuer des tâches sans demander autant de travail aux humains. Et étant donné cette annonce scientifique la semaine dernière, il semble que ce soit devenu une réalité.

Des robots chirurgiens capables de se passer des hommes

CNET a publié la nouvelle :

Conçu et programmé par Azad Shademan, Peter Kim et leur équipe, le Smart Tissue Autonomous Robot s’est avéré encore plus performant sur les tissus mous que des chirurgiens humains expérimentés, en tous cas dans l’opération-test effectuée, selon un article publié aujourd’hui dans Science Translational Medicine.

Pour améliorer la technologie actuelle et rendre ce genre de choses possible, l’équipe a travaillé sur la vision du robot.

Afin que ce que voit le robot soit plus conforme à ce que voit un humain, ils lui ont donné une caméra panoptique qui lui permet de déterminer où se trouvent les choses dans un espace tridimensionnel, et ajouté une technologie de vision nocturne quasi-infrarouge similaire à celle utilisée par les militaires. Grâce à l’utilisation complémentaire de marqueurs fluorescents, le robot est capable de voir et de suivre les mouvements des tissus mous, qui étaient par le passé trop imprévisibles pour permettre à un robot de travailler.

En modifiant la dextérité du robot, en l’équipant des meilleurs outils, les moins invasifs, et en le programmant avec les techniques chirurgicales jugées les meilleures par consensus, il est possible de permettre au robot de conduire efficacement une opération. Le tout n’implique l’utilisation d’aucune intelligence artificielle, même si cela pourrait venir.

Le cas-test était ce que l’on appelle une chirurgie anastomotique, qui vise à connecter deux structures entre elles. Dans ce cas, il s’agissait d’un intestin de porc. C’est en fait assez difficile à réaliser, étant donné qu’il faut guider les outils précisément au travers de tissus délicats.

Pour accomplir cette tâche complexe, le robot avait sept degrés de liberté et un outil de suture articulé, ainsi qu’un capteur capable de mesurer la tension de la suture. L’ensemble se combine avec le système de vision pour placer les sutures avec précision.

La partie la plus importante – même si elle n’est pas toujours considérée comme telle – de cette histoire, c’est le fait que le robot est « encore plus performant qu’un chirurgien humain expérimenté ».

Rappelez-vous du mode de fonctionnement de la technologie. Une fois qu’une nouvelle technique a été développée et peut remplir son rôle – qu’il s’agisse d’un logiciel ou de matériel –, nous pouvons la répliquer. Nous pouvons en faire de nouveaux exemplaires. Il arrive que cela coûte très cher (généralement quand il s’agit de matériel). D’autres fois, ce n’est pas cher (les logiciels).

Dans les deux cas, une technologie unique développée dans un laboratoire américain ou européen peut très rapidement se faire une place sur le devant de la scène internationale.

L’avenir des robots-chirurgiens

Nous nous intéressons à cette affaire depuis un moment. Nous avons récemment parlé à un expert en robotique du King’s College de Londres, Kaspar Althhoefer, de ce sujet précis. Il avait plusieurs choses intéressantes à dire :

Q : Pr Althoefer, vous avez récemment fait les gros titres car une équipe de roboticiens, d’ingénieurs et de chirurgiens de King’s College – vous inclus – a opéré pour la première fois sur un corps humain en utilisant un robot chirurgien pour les tissus mous. Pouvez-vous nous parler de cette avancée ?
R : Ces résultats ont été obtenus grâce à nos travaux au cours des quatre dernières années sur un projet appelé « Stiff-Flop ». Le projet, comme son nom l’indique, vise à créer de nouveaux robots capables de changer leur degré de rigidité. Ils peuvent devenir très rigides si nécessaire, puis changer d’état et devenir plus flexibles.

L’idée est de créer de nouveaux appareils robotiques, très différents des systèmes traditionnels avec leurs liens très rigides et durs. Le but est de créer quelque chose qui, si nécessaire, devient très mou et peut interagir de manière très naturelle avec le corps humain –ce qui est impératif pour une chirurgie aussi peu invasive que possible.

Nos appareils robotiques sont faits de silicone. Ils ont des chambres internes à activation pneumatique. Grâce à cela, nous sommes capables de déplacer les robots dans différentes directions – c’est très similaire à la manière dont un poulpe déplace ses tentacules. Nous nous sommes inspiré de la biologie, et plus particulièrement du poulpe : c’est une partie très importante de ce projet.

Nous essayons de recréer cela dans un système artificiel avec pour but de mettre au point des outils utilisables dans un environnement chirurgical.

Q : Vous avez utilisé le robot pour opérer sur des corps humains morts et des modèles médicaux. Pouvez-vous nous expliquer la procédure dont il s’agissait ?
R : Nous avons réussi à créer un nouveau prototype, un autre de ces systèmes robotiques mous. Ce prototype particulier était suffisamment petit pour être utilisé sur un corps humain. A Dundee, à l’Insight Institute, nous avons ensuite pu faire des expériences et utiliser nos appareils robotiques, nos bras robotiques mous, et les insérer dans des corps humains. Il s’agissait de cadavres et nous avions le soutien de cliniciens qui participaient au projet, notamment le Professeur Alberto Arezzo de l’Université de Turin. Nous avons pu conduire une opération standard à l’aide de notre appareil robotique.

Le Professeur Althoefer a ensuite décrit les défis que son équipe doit relever pour développer cette nouvelle forme de chirurgien-robot… et le problème qu’il cherche à résoudre.

Le problème principal que nous rencontrons avec les robots existants est qu’ils se basent sur les robots traditionnels, à savoir les robots du secteur industriel comme ceux que l’on utilise, par exemple, dans l’industrie automobile. Les liens qu’ils utilisent sont très rigides, et peuvent être dangereux pour le patient : si l’on fait un faux mouvement, ces appareils très solides, avec beaucoup de force, pourraient endommager les tissus.

Nous voulons tracer une ligne, et la dépasser radicalement. C’est notre vision : créer des robots souples, dont la sécurité pour les êtres humains est inhérente.

Q : Vous avez dit qu’un jour, ces procédures seraient entièrement automatisées. Cette perspective n’est-elle pas un petit peu inquiétante ?
R : Le grand public rechigne à accepter ces technologies. Je pense que la raison principale est qu’il s’agit d’une approche nouvelle, qui n’a pas encore fait ses preuves. Nous avons l’habitude que des humains en opèrent d’autres. C’est une pratique qui a cours depuis des siècles. S’adapter soudainement à cette idée nouvelle peut-être un réel défi.

Une fois ces nouveaux systèmes en place et le processus en marche, une fois que les gens comprendront que ce n’est pas dangereux, que c’est même potentiellement plus sûr que de laisser un humain dans la pièce, ils accepteront avec joie.

Q : Combien d’années va-t-il falloir avant d’en arriver là ?
R : C’est toujours une question difficile ! Disons qu’il y aura de plus en plus de systèmes robotiques dans les salles d’opérations, mais qu’ils seront encore utilisés par des opérateurs humains pendant un bon moment, ou qu’il y aura au moins encore un humain en charge du processus pour surveiller certains aspects de l’opération.

Pour passer à un système entièrement autonome, il faudra attendre longtemps. L’intelligence nécessaire à des systèmes totalement autonomes n’est pas encore disponible.

Q : Qu’entendez-vous par « longtemps » ?
R : Vingt ans.

Q : Comme vous l’avez expliqué par le passé, il ne s’agit pas simplement d’utiliser des joysticks. Une décision doit être prise quant à l’endroit où inciser, où déplacer l’instrument.
R : C’est un point clé. Généralement, aujourd’hui, on utilise les images d’une caméra pour guider le chirurgien – qu’il s’agisse d’un coeliochirurgien ou d’un chirurgien assisté par un robot – vers la zone d’intérêt, et indiquer au chirurgien où inciser et opérer. L’interprétation de ces images est extrêmement difficile.

Personnellement, je ne suis pas chirurgien : je regarde ces images, et je n’y comprends rien. Les chirurgiens, eux, grâce à des années de formation, peuvent les interpréter et accomplir les tâches nécessaires. Automatiser ce processus est un défi.

Q : Vous avez besoin d’une intelligence artificielle extrêmement sophistiquée ?
R : Précisément.

Comment atteindre ce niveau d’IA ? Allons-nous encore en être témoin, au cours de nos vies ? Qui pourrait le développer ?
[NDLR : Sans cette valeur, pas d’intelligence artificielle ni de réalité virtuelle pour le grand public. Pas de voitures autonomes, pas d’ordinateurs ou de smartphones suffisamment puissants. Cette valeur est un indispensable des innovations technologiques actuelles… et vous pouvez profiter de son formidable potentiel de croissance, en la retrouvant dans NewTech Insider]

Nous le verrons bientôt dans la Quotidienne.

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Nick O'Connor
Nick O'Connor

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