Partie I - A et B

I. Les robots en médecine

 

Introduction :

          Dans cette première partie, nous allons vous expliquer ce que sont ces « robots-médecins », et vous montrer les différentes catégories de robots qui existent, ainsi que leurs différents rôles. Nous verrons aussi le rôle des robots-patients, et ce qu'ils peuvent apporter aux praticiens.
         

          Il existe un grand nombre de robots dans le monde, et le domaine de la médecine est un des plus concernés par les évolutions technologiques. On distinguera les robots en tant qu'outils chirurgicaux, et ceux d'aide au diagnostic.
La plupart des systèmes médicaux d'aide au diagnostic sont très récents, puisqu'ils ont moins de trente ans. Bon nombre de ces outils sont basés sur de l'imagerie (scanner, IRM, échographie 3D, endoscopie), et permettent aux chirurgiens d'obtenir de nouvelles informations sur les pathologies, et ce plus rapidement. Les "robots-chirurgiens", eux, aident les médecins pendant l'opération. Avant ces robots, les chirurgiens ne disposaient que de très peu d'outils, et leurs mains constituaient leurs principales alliées. En cela, la présence de plus en plus de robots dans les cliniques et hopitaux est un réel progrès. Ce n'est que depuis les années quatre-vingt-dix, que l'on remarque l'apparition d'outils bien plus évolués agissant sur le patient, pour des résultats toujours meilleurs. Des robots médicaux ont, en effet, été développés, offrant aux médecins de nouvelles perspectives, en terme de perception des pathologies, de précision dans le geste médical ou encore d'entraînement.
Ainsi, il paraît intéressant de savoir quels sont les divers robots qui existent à l'heure actuelle, et les différents projets de robots pour le futur.

A. Les premiers robots-médecins : Neuromate et Robodoc

- Le robot Neuromate, utilisé dès 1989, est un des premiers robots chirurgicaux. Il est qualifié de semi-actif, puisqu'il positionne et guide un instrument mis en action par le chirurgien.
Il est basé sur le système mis au point, en 1985, par l'équipe GMCAO du laboratoire TIMC, en collaboration avec le CHU de Grenoble. C'est un système robotisé à bras articulés, associé à un ordinateur. Semi-actif, il permet au chirurgien d'optimiser la trajectoire de ses outils, en particulier lors d'interventions sur le cerveau ou la moelle épinière, lors d'opérations qui exigent une précision du geste neurochirurgical que seule l'automatisation peut garantir. Ces opérations sont  délicates et concernent la chirurgie stéréotaxique. La dernière génération de ce robot atteint une précision de l'ordre de 1/10ème de millimètre.




 - Robodoc a été crée en 1992. Ce robot est destiné à la chirurgie de la hanche, et concerne donc le domaine de l'orthopédie. Il permet la pose de prothèses de hanches en creusant, à l'aide d'une fraise, un trou dans la tête du fémur. Robodoc est un système actif, il opère de manière autonome. L'opération se réalise sans que le chirugien intervienne, ce qui est un fait très rare.



B. La diversification des applications

          Une diversification des champs d'application des robots médicaux a été  rendue possible grâce à l'élan donné par les deux robots précurseurs,  mais aussi grâce à la récente puissance de calcul des ordinateurs.

a. Les robots de guidage

           Un des principaux problèmes pour les médecins est de pouvoir localiser l'endroit malade du patient. L'organisme peut désormais être visualisé de différentes manières. Le médecin peut désormais voir ce qui constitue l'organisme, mais aussi l'aspect physiologique de ce dernier, et donc de déceler immédiatement s'il la zone est malade. Le chirurgien peut maintenant déplacer ses instruments en les visualisant à travers les structures anatomiques. On parle bien ici de troisième dimension, de ce que l'on appelle la réalité augmentée. Ainsi, le système Surgiscope permet de superposer sur un patient sa propre image par résonance magnétique, et montrer au praticien où est son instrument, et la zone à traiter, le tout en 3D.


 


 b. Les robots sensibles au toucher

            On les appelle robots synergiques. Ces robots sont la continuation de la main du chirugien, puisque ce dernier manipule l'instrument porté par le robot. Ces robots sont équipés de capteur d'effort leur permettant de ressentir et de suivre la main du chirurgien. Le robot est donc en quelque sorte la 3ème main du chirurgien, une main plus précise qui permet au chirurgien d'éviter les zones à risque. Acrobot, appartenant à cette catégorie de robots, est par exemple utilisé lors de la pose de prothèse totale du genou.



L'utilisation de capteur d'effort au bout d'un robot permet également de faire glisser un instrument sur une surface, en y exerçant une pression prédéterminée. Dans la prévention des maladies cardiovasculaires, le robot Hippocrate permet l'acquisition d'images échographiques pour la reconstruction 3D des artères, et la modélisation de plaques d'athérome (dépôts graisseux).



Une maîtrise des efforts exercés sur le patient est aussi nécessaire dans le domaine dermatologique, dans le cas de la greffe de peau. Il s'agit du prélèvement de la peau destinée à être greffée chez les grands brûlés. Dermarob est un de ces robots qui permettent le prélèvement de peau. Ce robot, aussi appellé Scalpp, est un robot synergique avec capteur d'effort. Ce bras articulé fait avancer le dermatome (instrument de prélèvement) à une vitesse et une pression invariable.





c. Les robots de téléopération 

          La robotique médicale va également jouer un rôle primordial dans d'autres domaines, comme dans le cadre des chirurgies viscérales et thoraciques. De nombreuses interventions se pratiquent sous endoscopie. Le chirurgien n'a donc plus besoin que de toutes petites ouvertures pour faire passer ses outils, et il ne fait plus de larges incisions, ce qui augmente encore une fois le confort du patient. Une caméra endoscopique permet au chirurgien de voir ce qu'il fait en direct dans le corps de l'individu. Nous avons eu la chance de voir une vidéo réalisée par une caméra de la sorte lors d'une opération faîtes par le professeur lui-même, et cela est assez impressionnant. Dans ce type d'opérations, le chirurgien est fatigué à cause de la complexité des gestes et de la petite taille des incisions. Les concepteurs des robots ont donc inventé des systèmes capables d'atténuer ces inconvénients. Da Vinci est un système restituant au praticien une intuitivité des mouvements proche de celle des interventions ouvertes.
Le concept de télé-opération mise en oeuvre sur Da Vinci est en quelque sorte repris et encore amélioré avec le robot Zeus. Nous verrons, dans la troisième partie, les caractéristiques de ces deux robots.




d. Les simulateurs chirurgicaux et le retour haptique 

          Les consoles maîtres des deux robots que nous venons de citer sont aussi des simulateurs de chirurgie.
Ainsi, les chirurgiens peuvent s'entraîner à divers actes chirurgicaux et améliorer la qualité de leurs interventions sur les patients. Ces simulateurs doivent restituer le plus fidèlement possible le comportement de l'organisme. Une bonne qualité d'image est nécessaire, tout comme une modélisation précise des tissus la faculté pour les chirurgiens de sentir les efforts exercés sur les tissus, ce sont les sensations haptiques. Un bras motorisé est ici nécessaire. Cette fonction permet aux "débutants" de se faire la main, en utilisant le robot sur des éléments inanimés, tels que des cadavres, comme nous l'a expliqué Mme Coste-Manière.


Nous verrons plus loin ce que sont les "robots-patients", qui constituent un autre moyen d'entraînement pour les médecins.

e. Les développements actuels

La recherche concerne :

  • La visualisation de contacts avec les tissus pour les simulateurs. Cette fonction permettrait un entraînement encore meilleur, avec toujours comme objectif de se mettre dans les conditions de l'opération.
  • Un meilleur rendu des efforts appliqués sur les tissus 
  • L'automatisation de gestes complexes comme la suture. Mais le temps où les robots dirigeront une opération vraiment compliquée seuls n'est pas encore arrivé, loin de là.
  • La miniaturisation des robots, pour pouvoir atteindre des zones de l'organisme en passant le plus possible par des orifices naturels, et ainsi limiter les incisions.
  • La distance entre le médecin et son patient (cf opération à distance, voir partie II)


f. AIBO : le robot qui soutient votre régime

Des développeurs américains ont inventé un programme permettant au robot AIBO de surveiller le régime alimentaire de son propriétaire. Par sa connexion WiFi, il serait connecté directement au podomètre, au pèse-personne et à un ordinateur de poche dans lequel le patient indiquerait les quantités de nourriture ingérées par jour. L'ensemble des informations sur le poids, les activités mais aussi les habitudes alimentaires serait donc pris en compte. Après analyse de toutes ces informations, il retransmettrait l'état de son maître, non pas par la parole mais par des mises en scènes. Si le régime est respecté, AIBO sauterait, remuerait la queue, émettrait une musique vibrante et son visage s'éclairerait. En revanche, si le régime n'est pas suivi, AIBO simulerait une démarche lourde et lente accompagnée d'une musique non entraînante. Une étude a commencé au Printemps 2006 sur 30 personnes de Boston en surpoids.

article relevé sur http://www.altivis.fr/

On ne peut en aucun cas qualifier ces robots de "médecins". Cet exemple montre simplement qu'il ne faut pas mélanger les gadgets et les vrais outils médicaux.

g. Des robots pour soigner les soldats au cœur de la bataille

La médecine militaire est aussi un domaine dans lequel les robots pourraient avoir un vrai rôle à jouer.
Voici un article du bien public montrant comment ce développement pourra se faire.

Le Pentagone a débloqué très recemment 12 millions de dollars (9,25 millions d'euros) pour mettre au point des robots capables d'opérer les soldats blessés en plein champ de bataille.
« Le principal défi est d'apporter des soins médicaux de haute qualité aussi près que possible sur le terrain, au plus près des soldats », explique John Bashkin, un des responsables du laboratoire SRI International, un institut de recherches à but non lucratif qui travaille souvent avec le département américain de la Défense.
« Pour le moment, les ressources sont limitées à ce qu'un médecin (militaire) peut emmener avec lui », ajoute-t-il.
Les chercheurs de SRI soulignent qu'il faudra attendre une dizaine d'années au moins avant de voir apparaître ce type de robots sur un terrain d'opération militaire. Ils seront commandés, en temps réel et à distance, au moyen d'une liaison sans fil. Le système devra être fiable, pour transmettre sans erreur aux bras articulés les instructions des chirurgiens, et solide pour fonctionner sous les tirs.
Les techniques utilisées existent déjà en partie et sont mises en œuvre dans divers hôpitaux de par le monde. Les objectifs du projet initial sont en outre modestes : les chercheurs espèrent démontrer qu'un chirurgien peut, à distance, suturer deux vaisseaux sanguins d'un porc.
Les premières recherches de SRI sur cette « téléchirurgie », sous les auspices du département américain de la Défense, remontent aux années 80. Le robot issu de ces travaux, nommé Système chirurgical de Vinci, s'est révélé trop volumineux et trop dépendant des humains pour être opérationnel sur le terrain.
La Food and Drug Administration américaine l'a cependant autorisé pour un usage civil. Les machines, d'un coût unitaire de 1,3 million de dollar (un million d'euros), sont aujourd'hui en service dans quelque 300 hôpitaux du monde entier, pour le traitement chirurgical des cancers de la prostate ou remplacer des valves cardiaques défectueuses.
La « téléchirurgie » s'inscrit dans le cadre d'une série de recherches lancées par le Pentagone, qui cherche à réduire au maximum l'exposition de ses soldats sur le terrain. Le département de la Défense a ainsi dépensé trois milliards de dollars (2,3 milliards d'euros) entre 1991 et 1999 pour la mise au point de drones, avions de surveillance sans pilote. 
Dix milliards de dollars supplémentaires (7,7 milliards d'euros) sont prévus d'ici 2010. A l'horizon 2015, un tiers des véhicules terrestres du Pentagone ne devrait plus comporter d'équipage.


Article du bien public

Commentaires (12)

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Votre site est super !!!!
Mais pour information combien avez-vous eu ???
Cordialement,
Kikette

2. Mohhhhh 16/03/2014

slt c'est pr savoir si je peux copier crtain éléments de tn site car moi pr mn tpe ma problématiques est :LA MACHINE REMPLACERA T ELLE , UN JOUR L'HOMME DANS LA MEDECINE ???????????????????

3. Moii 19/10/2012

Merci mais les informations sont confuses pour mon devoir de techno Je vous dirais ma note plus tard ...

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