La technologie spatiale canadienne vient en aide aux enfants malades

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Des chercheurs du Centre d'interventions thérapeutiques et d'innovations guidées par l'image (CIGITI) de l'hopital SickKids de Toronto (Canada) se sont tournés vers la technologie de Dextre, le robot bricoleur réalisé pour la Station spatiale internationale par l'Agence spatiale canadienne, pour créer un nouveau robot capable de pratiquer des interventions délicates sur de petits patients avec plus de précision et de rapidité que les mains d'un chirurgien.
(Source : Agence spatiale canadienne)

Il est difficile de rivaliser avec la dextérité d'un bon chirurgien. Mais l'être humain a ses limites et, après une longue journée de travail à l'hôpital, un chirurgien peut éprouver de la fatigue ou même avoir des tremblements. Cela pose un problème, surtout lorsqu'il doit pratiquer une intervention chirurgicale sur un petit enfant.

C'est pourquoi le Centre d'interventions thérapeutiques et d'innovations guidées par l'image (CIGITI) (anglais seulement) de l'hôpital SickKids de Toronto s'est tourné vers la technologie spatiale canadienne qui a donné lieu au Canadarm, au Canadarm2 et à Dextre, et s'est associé avec la société MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA) pour mettre au point le KidsArm.

Les essais de la troisième version du prototype du KidsArm, premier bras chirurgical robotique au monde guidé par imagerie et conçu spécialement pour la chirurgie pédiatrique, sont en cours à l'hôpital SickKids, et les chercheurs espèrent que cette technologie pourra bientôt prêter main-forte aux chirurgiens partout au Canada. D'autres essais sont nécessaires, mais le robot est également prometteur pour les chirurgies fœtales, cardiaques, neurologiques et urologiques.

À l'aide d'une paire de contrôleurs manuels et d'une technologie d'imagerie en temps réel de haute précision, le chirurgien peut cibler avec précision la zone à opérer et, par exemple, raccorder plus facilement des vaisseaux sanguins délicats. KidsArm est également pourvu d'outils agiles et miniaturisés capables de pratiquer des incisions, de faire coaguler le sang du patient, d'utiliser un laser ou d'aspirer. Il est capable de pratiquer des opérations complexes dix fois plus vite et avec plus de précision que les mains d'un chirurgien.

Des technologies perfectionnées, par exemple le suivi des tissus par imagerie et la sélection et le suivi des points de suture assistés par robot, permettent au chirurgien de compenser le déplacement des tissus qui complique parfois les interventions. Une caméra stéréoscopique génère un nuage de points 3D, soit un ensemble de points de données qui oriente l'extrémité de l'outil et lui permet d'effectuer une série de points de suture. Le KidsArm va encore plus loin, car il détermine l'emplacement des points de suture à l'aide de l'imagerie avancée dont il est doté. Ainsi, le chirurgien peut automatiser certaines tâches microchirurgicales, dont la suture des petits vaisseaux sanguins.

Le KidsArm doit être au moins 10 fois plus précis que Dextre. Pour relever ce défi technique, l'équipe de MDA a fait appel au contrôle de décomposition virtuelle (CDV), une méthode mise au point par Wen-Hong Zhu, ingénieur à l'Agence spatiale canadienne (ASC). Grâce à cette technologie, le robot KidsArm arrive à effectuer des opérations complexes, par exemple suturer les vaisseaux sanguins et les tissus dix fois plus vite et avec plus de précision que les mains d'un chirurgien. La technologie canadienne CDV aura une incidence marquante sur la commande de précision des télémanipulateurs médicaux et spatiaux à venir.

En matière de robotique, l'équipe s'est servie d'une combinaison de robots industriels, d'éléments de commande électronique, de caméras et d'éléments haptiques (contrôleurs à retour de force). Le logiciel de commande est un dérivé direct des programmes de Dextre et du Canadarm chez MDA, et le système de vision est tiré des travaux sur la navigation satellitaire effectués par l'ASC.

Un jour, cette technologie pourrait rendre les chirurgies pédiatriques moins invasives et douloureuses, ce qui permettra aux enfants de rentrer à la maison plus tôt... et de retrouver leur vie d'enfant.