Suivez-nous sur Twitter Suivez-nous sur Facebook VQ  velo.qc.ca 
50 défis

Des opérations chirurgicales faites par des robots

[Défi 28] Grâce à des robots chirurgiens, il serait possible d’opérer à l’intérieur d’un appareil d’imagerie par résonance magnétique.

08/11/2012
Simon Perreault, génie mécanique, doctorant
Philippe Cardou, robotique
Université Laval

Robot chirurgien
© Peter Menzel/spl

RoboDoc

On veut en faire un assistant chirurgien hors pair qui effectue des biopsies et manipule des scalpels.

D’une main assurée, Simon Perreault trace sur une feuille de papier les lettres qui composent le nom de son université. À environ deux mètres de lui, sur la même table de travail, un stylet qui semble guidé par une main invisible reproduit fidèlement chacun de ses gestes. On se croirait dans un film de Harry Potter! Pas de magie cependant. Quand on y regarde de plus près, on voit bien que le stylet «autonome» est en réalité tiré par trois câbles fins, reliés au stylo que Simon tient dans sa main. Le mouvement est transmis par un système complexe de poulies.

Simon Perreault est finissant au doctorat. Il veut équiper les chirurgiens d’un outil leur permettant de manipuler leurs instruments à distance, pour pratiquer une intervention sur un patient se trouvant à l’intérieur d’un appareil d’imagerie par résonance magnétique (IRM). «Le méde­cin se trouverait dans une pièce attenante et observerait les images captées par l’appareil», dit Philippe Cardou, spécialiste en robotique. «Il se fierait à ces images pour guider une aiguille ou un autre instrument, par exemple pour faire une biopsie dans une région très précise de la prostate. En réalité, le médecin travaillerait “dans le vide” et le robot reproduirait fidèlement chacun de ses gestes sur le patient.»

L’insertion d’un bras robotisé à l’intérieur d’un appareil IRM pose un défi de taille aux scientifiques, car il faut éliminer la présence de métal qui interférerait avec le champ magnétique généré par l’appareil, une composante essentielle à la précision des images. Impossible d’incorporer aux robots des moteurs traditionnels, donc. «Notre robot n’a pas de moteur et ne requiert pas d’électricité, explique Philippe Cardou. Il est dirigé par des câbles, un peu com­­me une marionnette.»

Robot plotÉcrire «Laval» sur une feuille plane ne requiert que deux degrés de liberté − une translation dans l’axe des x et une translation dans l’axe des y. Mais l’équipe travaille à d’autres proto­types plus s­o­phis­tiqués. Idéalement, on souhaite donner au robot six degrés de liberté, comme un bras humain. Le stylet pourrait également se déplacer dans l’axe des z et effectuer des rotations autour des trois axes.

Même fin, autres moyens: à l’Université de Sherbrooke, le professeur Jean-Sébastien Plante et la professionnelle de recherche Geneviève Miron travaillent également à un robot qui pourrait être inséré à l’intérieur d’un appareil IRM. Il n’est pas activé par des câbles cependant, mais par des muscles pneumatiques.

Leur prototype contient 20 «muscles», en fait, 20 petits ballons de silicone reliés entre eux et qui travaillent ensemble pour dicter les mouvements d’un instrument chirurgical auquel ils sont attachés. «Chaque muscle peut être soit gonflé d’air, soit dégonflé, résume le professeur. Et comme il y a 20 muscles, ça fait 220 possibilités, soit plus de un million de configurations possibles.»

Chaque fois que les muscles adoptent une configura­tion différente, ils imposent un nouveau mouvement à l’instrument chirurgical. «Évidemment, pour faire exécuter au robot une série de gestes, il faudra programmer de façon très pointue la séquence d’actionnement des muscles, dit-il. Et dans tous les cas, un médecin sera là pour superviser la séquence.»
La chirurgie n’est pas une profession en voie de disparition.


Untitled Document

Découvrez les 50 defis