Un robot chirurgical de haute précision

Dans le cadre du projet «Towards Intelligent Sensor-enhanced Robotic Neurosurgery», Andreas Raabe, qui exerce à l’hôpital universitaire de neurochirurgie de l’Île de Berne, Stefan Weber, du Centre Artorg d’ingénierie biomédicale de l’Université de Berne ainsi qu'Olivier Chételat, du CSEM (Centre Suisse d’Électronique et de Microtechnique), développent une nouvelle méthode de chirurgie robotique qui augmente le niveau de sécurité des interventions complexes réalisées sur la colonne vertébrale. Celle-ci devrait permettre de fixer des vis de stabilisation dans la colonne vertébrale de manière sécurisée et précise, sans endommager les tissus alentour.

Cette méthode est basée sur plusieurs technologies de détection brevetées qui «sondent» la colonne vertébrale de l’intérieur. En association avec ses partenaires industriels Rotomed AG, Inomed GmbH et Cascination AG, l’équipe a transmis son procédé au programme «Bridge Discovery», une structure à travers laquelle le Fonds national suisse (FNS) et la Commission pour la technologie et l’innovation (CTI), deux organismes d’État, soutiennent conjointement des innovations technologiques. Le projet a obtenu un subside de deux millions de francs pour une période de quatre ans.

La colonne vertébrale, un «terrain accidenté»

La stabilisation chirurgicale de la colonne vertébrale est l’une des opérations du dos les plus courantes. Ce type d’intervention ne cesse d’augmenter, car avec le vieillissement de la population, il est de plus en plus souvent nécessaire d’intervenir pour traiter des affections dégénératives de la colonne vertébrale. Pour ce faire, on implante des vis pédiculaires dans plusieurs os de la colonne, avant de les relier ensemble pour redresser et stabiliser la colonne vertébrale.

Environ 15% des vis ne sont pas placées correctement, car la colonne vertébrale constitue un «terrain accidenté» difficilement accessible et représente un grand défi pour la dextérité des chirurgiens. Si la vis pédiculaire n’est pas implantée précisément au centre de l’os, il est possible que son extrémité pointue dépasse de l’os et endommage les nerfs ou les tissus environnants.

Ce risque pourrait bientôt disparaître: «Grâce à notre technologie, nous pouvons presque réduire à zéro le risque de mauvais placement d'une vis pédiculaire. Pour nous, celle-ci représente l’avenir de la chirurgie de la colonne vertébrale», déclare Andreas Raabe.

Détecter les nerfs à temps

À l’avenir, afin de supprimer totalement tout risque de complications liées à des opérations de la colonne vertébrale, ces chercheurs développent une méthode d’intervention robotisée basée sur différentes technologies de détection brevetées. De telles solutions sont cent fois plus sensibles que la main d’un chirurgien et permettent de «sonder» la colonne vertébrale en temps réel pendant l’opération à l’aide de signaux électriques et mécaniques, et donc d’adapter au mieux le placement de l’instrument de perçage par rapport à l’anatomie. D’une part, le robot est guidé par un électromyogramme (EMG) qui permet de détecter les nerfs adjacents. D’autre part, l’épaisseur des os est mesurée en continu afin de déterminer la position du robot de manière précise et reproductible. Ainsi, à chaque opération, les vis peuvent être placées avec une grande précision.

«Grâce à l’association d’un EMG et d’un robot chirurgical, nous aurons désormais accès à un système d’avertissement qui détecte à l’avance les cellules nerveuses pendant les interventions. Son intégration dans un robot chirurgical guidé par des capteurs représente une avancée majeure pour cette technologie. Dans le futur, on pourra également l’utiliser dans d’autres applications cliniques», explique Olivier Chételat. La neurochirurgie fait partie intégrante de l’institut suisse pour la médecine translationnelle et l’entrepreneuriat (Sitem). Ce projet représente une première collaboration prometteuse avec le CSEM.

Pour Stefan Weber, le soutien de la Confédération constitue un grand pas: «Notre participation au programme Bridge Discovery témoigne de la concentration de notre recherche sur des besoins cliniques et sur la mise en application de la recherche biomédicale, une des spécialités de la ville de Berne. Nous sommes très heureux de pouvoir mettre pour la première fois en application de nouveaux concepts de technologie tels que l’EMG robotique dans la chirurgie de la colonne vertébrale. Nous devons transférer dans les hôpitaux les nouvelles connaissances en génie biomédical pour améliorer encore la qualité des traitements des patients à l’avenir.»

21.12.2017