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Brevets et licences

Guider des robots chirurgicaux en temps réel

Des chercheurs de l'Institut des systèmes intelligents et de robotique1 développent avec la société SpineGuard un système de guidage automatisé de robot chirurgical pour le placement d'implants osseux. Breveté, il a été mis en œuvre dans des premières expérimentations précliniques.

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Le placement d'implants osseux, en particulier des vis en chirurgie de la colonne vertébrale, est un geste opératoire délicat qui demande beaucoup de précision. Actuellement les hôpitaux spécialisés s’équipent de plateformes sophistiquées de navigation robotisée, coûteuses et complexes, qui guident le geste du chirurgien. Cependant, ces systèmes sont encore imparfaits : ils fonctionnent sur la base d’un modèle 3D de la zone à opérer et de caméras installées dans le bloc opératoire, sans réelle possibilité de détecter des erreurs de positionnement par rapport au plan opératoire préétabli. De plus, le patient doit subir un scanner avant l'intervention, ce qui équivaut à des centaines de clichés par rayons X potentiellement dangereux pour la santé. La société SpineGuard commercialise un dispositif médical qui permet de guider en temps réel le geste chirurgical sans équipement supplémentaire et en minimisant l’utilisation des rayons X : une vis intelligente équipée d'un capteur2 détecte la nature des tissus qu'elle rencontre et un signal sonore alerte le chirurgien de l'imminence d'une brèche osseuse, source d'éventuelles complications pour le patient. Avec une équipe de l'Institut des systèmes intelligents et de robotique1 spécialisée dans la robotique médicale, SpineGuard veut maintenant introduire sa technologie de guidage DSG (Dynamic surgical guidance) dans des plateformes robotisées d'assistance à la chirurgie pour accroître leur niveau de sécurité et d’autonomie en leur fournissant une information en temps réel mesurée au cœur des tissus.

« Pour réaliser ce couplage il a d’abord fallu travailler sur la partie électronique, notamment pour assurer le transfert des données entre le capteur DSG et le contrôleur du robot. Mais le véritable travail de recherche porte sur les algorithmes qui permettent d’adapter les trajectoires du robot grâce à ce signal. Dans un premier temps, l’algorithme permet de détecter l’imminence d’une brèche et d'arrêter le robot de façon sûre quand c'est nécessaire », explique Guillaume Morel, directeur de l'Institut des systèmes intelligents et de robotique.

Une première collaboration a permis de valider le principe du système breveté. Les premières expérimentations précliniques ont été réalisées et les résultats seront présentés en juin 2019 au symposium Hamlyn, l’un des plus réputés au monde dans le domaine de la robotique médicale. D'autres essais sont en cours afin de valider statistiquement ces résultats et de démontrer la robustesse des algorithmes de localisation et de détection. « Ces développements ont pour but de déployer notre technologie dans de nouvelles applications, en établissant des partenariats stratégiques avec des industriels du secteur de l’orthopédie désireux d'intégrer la technologie DSG dans leurs équipements », indique Stéphane Bette, directeur général et co-fondateur de SpineGuard.

La collaboration se poursuit avec les chercheurs de l'Institut des systèmes intelligents et de robotique, afin d'améliorer la précision et la robustesse des algorithmes d'interprétation des données et de contrôler les paramètres du geste pour un couplage optimal. Les partenaires envisagent aussi d'appliquer le guidage DSG à d'autres gestes chirurgicaux, et de coupler leur technologie avec un système d'imagerie par ultra-sons.

 

1 Institut des systèmes intelligents et de robotique (CNRS/Sorbonne Université) est l’un des cinq laboratoires de l'institut Carnot Interfaces

2 Le principe de la technologie DSG® (Dynamic surgical guidance) de SpineGuard est basé sur la mesure locale et en temps réel de la conductivité électrique des tissus. L’os cortical a une conductivité basse, l’os spongieux a une conductivité moyenne, tandis que le périoste et le sang ont une conductivité élevée. Ainsi, l’analyse de ces paramètres permet de différencier les différents tissus autour de la pointe de l’instrument.

Contacts :

Guillaume Morel / Directeur de l'Institut des systèmes intelligents et de robotique / guillaume.morel@sorbonne-universite.fr

Stéphane Bette / Directeur-général de SpineGuard / Stephane.Bette@spineguard.com