Un robot qui se déploie à l’intérieur du corps nécessite des solutions d’ingénierie innovantes.
La start-up hongkongaise NISI Limited développe actuellement un robot chirurgical miniature qui peut être inséré par des ouvertures naturelles dans le corps et ne se déploie qu’à l’intérieur de l’abdomen. Pour atteindre cet objectif, les ingénieurs poussent les composants jusqu’à leurs limites et au-delà.
Dans le monde de la technologie médicale, il y a beaucoup de nouveaux développements étonnants de nos jours. Le monde des robots chirurgicaux pourrait bientôt être bouleversé : Au cours de l’été 2018, la startup NISI basée à Hong Kong a annoncé qu’elle avait réalisé avec succès une série d’opérations gynécologiques sur des porcs vivants. Cependant, cela ne semble peut-être pas très spécial au premier abord : Pour l’opération, les chirurgiens ont utilisé un petit robot qui avait été inséré par voie rectale. Il s’agit d’une première mondiale, selon l’entreprise.
NISI a été fondée en 2012 et travaille avec les universités de Hong Kong et de Cambridge pour développer un système robotique qui permet des chirurgies complexes et peu invasives dans la région abdominale et pelvienne sans laisser de cicatrices visibles.
« Nous voulons devenir le plus grand expert mondial en matière de technologie robotique non invasive « , déclare le Dr Corinna Ockenfeld de NISI.
Le succès des opérations chirurgicales de l’été 2018 a donné beaucoup d’élan à la start-up de technologie médicale. Les premières interventions chirurgicales chez l’homme sont prévues pour 2021.
Avantages des petits robots
L’idée derrière le système chirurgical NISI est la suivante : Le robot chirurgical est inséré par un orifice naturel, généralement l’anus ou le vagin. De cette façon, seule une petite coupure à l’intérieur du corps est nécessaire pour introduire plusieurs instruments chirurgicaux dans l’abdomen. Les systèmes actuels nécessitent plusieurs incisions, une pour chaque instrument. La nouvelle technologie présente un certain nombre d’avantages : Moins de pertes sanguines pendant l’intervention chirurgicale, moins de complications liées aux plaies, un temps de récupération plus court pour le patient et aucune cicatrice visible.
Le robot lui-même possède deux petits bras qui se déploient à l’intérieur du corps et peuvent être contrôlés par le chirurgien sur un panneau de contrôle. Les deux bras robotiques sont actionnés par des micromoteurs de la société Maxon, et ont jusqu’à 10 degrés de liberté. Le système dispose également de caméras 2D et 3D haute résolution et fournit un retour d’information haptique permettant aux chirurgiens de sentir ce qui se passe à l’autre bout et de travailler avec la plus grande précision.
Le robot chirurgical NISI a été utilisé avec succès sur des porcs vivants en 2018. Les chirurgies humaines sont prévues en 2021. Image : NISI
Pour amener les robots chirurgicaux à un niveau supérieur, il faut plus que des techniciens et des ingénieurs exceptionnels : La qualité des composants est un élément clé. NISI teste donc différents concepts et combinaisons de composants.
« Nous voulons repousser les limites de la technologie médicale et robotique « , déclare le Dr Ockenfeld.
En ce qui concerne les moteurs, cela nécessite une taille extrêmement petite et une densité de puissance extrêmement élevée. « Nous travaillons en étroite collaboration avec Maxon et échangeons des informations chaque semaine. Nous apprécions vraiment le soutien que nous avons reçu au cours des dernières années. La collaboration avec Maxon est très productive et extrêmement précieuse pour les deux parties. »
Les prototypes du robot chirurgical utilisent actuellement différents moteurs à courant continu sans balais de la série EC, avec des diamètres de 4 à 8 millimètres, complétés par des réducteurs planétaires adaptés. Les deux partenaires poussent les entraînements de précision à leurs limites, parfois en dehors des spécifications nominales. Cependant, les moteurs BLDC sont personnalisés pour les besoins spécifiques. Ils exigent une densité de puissance élevée, doivent répondre à des normes de qualité extrêmement strictes et être étanches aux fluides corporels. A l’avenir, les lecteurs devront également être biocompatibles.
Les étapes suivantes consistent à rendre l’ensemble du système encore plus petit, à rendre les moteurs encore plus dynamiques et à étendre la plage de travail du robot. « Nous prenons soin de chaque petit détail et adoptons des approches novatrices pour résoudre les problèmes « , explique le Dr Ockenfeld. Petit à petit, NISI se rapproche de sa vision de faire de la chirurgie non invasive sans cicatrices quelque chose qui peut être tenu pour acquis.
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