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L’IRCAD développe des outils de traitement d’images tomodensitométriques permettant de reconstruire automatiquement en 3D un patient virtuel, copie conforme du véritable patient. Ces outils délimitent automatiquement la peau, les côtes, les poumons, les reins, le foie, les veines porte et sus-hépatiques et les tumeurs hépatiques. L’étiquetage des branches de la veine porte et la délimitation automatique des segments anatomiques selon la nomenclature de Couinaud sont réalisés automatiquement. Par le biais d’interfaces homme-machine simples et ergonomiques, le chirurgien peut ainsi planifier et simuler une intervention.
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La chirurgie robotique représente une des innovations technologiques marquante de ces 15 dernières années. Le terme robot est issu des langues slaves signifiant « esclave » ou « travailleur », initialement utilisé par l’écrivain tchécoslovaque Karel Čapek dans sa pièce de théâtre R. U. R. (Rossum's Universal Robots) en 1920. Alors que les « robots » de Karel Čapek étaient des humains organiques artificiels, le mot robot fut emprunté pour désigner des humains « mécaniques » : une machine capable de travailler de façon autonome avec une structure physique similaire à celle humaine. En fait, l’idée originelle de « Robot » peut être attribuée à Leonardo Da Vinci, artiste et innovateur italien, qui en premier avait décrit et construit un modèle de combattant en métal avec une apparence humaine. La chirurgie robotique a exploité les champs ouverts par la chirurgie mini-invasive représentée par l’avènement de l’abord laparoscopie. La laparoscopie a des contraintes techniques (vision 2D, 5 degrés seulement de liberté, ergonomie précaire....Le concept de la robotique naît de la nécessité de outrepasser les contraintes techniques de la laparoscopie tout en conservant ses avantages permettant ainsi d’en augmenter les indications. Le système chirurgical Da Vinci (Intuitive, Sunnyvale, California) permet au chirurgien de moduler l’amplitude de ses gestes avec une réduction de l’échelle des mouvements (de 1 pour 1, 1 pour 3, à 1 pour 5), fonctionnalité adaptée aux procédures les plus fines et précises. Le tremblement naturel de la main humaine est éliminé totalement par un système de « tremor filtering ». La vision du champ opératoire est obtenue par l’intégration de deux différents systèmes optiques assurant ainsi une vision tridimensionnelle et magnifiée par l’utilisation d’un « zoom ». Les instruments utiisés assurent les mêmes degrés de liberté que la main humaine c'est-à-dire 7 degrés de liberté. Les avantages techniques du système robotique ont permis la diffusion de l’abord mini-invasif à des interventions avec une complexité technique importante. Des améliorations techniques et ergonomiques peuvent encore être apporté aux futurs robots chirurgicaux. Mais la chirurgie robotique est à ce jour qu’à ses rudiments et c’est le concept de la chirurgie robotique qu’il faut repenser. Il faut concevoir et imaginer le robot tel la puissance d’un ordinateur interposer entre le patient et le chirurgien permettant un flux d’information et d’analyse de donnée au cours du geste opératoire. Une des applications est la réalité augmentée qui est la synthèse en temps réel d’images issues directement du patient, capturées par la caméra lors d’une intervention mini-invasive et d’images virtuelles du même patient, reconstruites à partir de l’imagerie médicale. Cela permet de voir des structures cachées (vaisseaux, ganglions, etc.) en « transparence virtuelle » durant l’opération La chirurgie a progressé de façon très significative avec le développement des approches mini-invasives et plus récemment robotiques. Elle conserve cependant des limites intrinsèques parmi lesquelles la connaissance et la vision de l’anatomie propre au patient restent des difficultés opératoires fortes. Des travaux ont ainsi montré que la découverte fortuite d’une variation anatomique en cours d’intervention était non seulement assez fréquente mais plus encore entrainait une augmentation de la morbidité. Le rêve pour un chirurgien serait d’avoir un don de vision en transparence des organes, lui permettant de découvrir avant l’opération les particularités anatomiques et pathologiques de son patient pour mieux définir l’acte, et durant l’opération de localiser ces variations pour atteindre plus rapidement les structures ciblées sans endommager les structures voisines. Ce rêve est aujourd’hui en passe de devenir une réalité par le biais des technologies découlant directement de l’application de l’imagerie médicale à la chirurgie qui devient alors hybride. Avant l’opération, une modélisation 3D fidèle et personnalisée du patient est extraite de l’imagerie Tomodensitométrique ou IRM. A partir de ce clone numérique, le chirurgien peut suivre l’évolution d’une pathologie ou définir et simuler sa stratégie thérapeutique optimale sans risque pour le patient. Durant l’intervention, une image médicale plus rapide est réalisée pour recaler précisément cette modélisation 3D sur la vidéo opératoire du patient, le rendant ainsi virtuellement transparent aux yeux du chirurgien. Un tel bénéfice explique pourquoi les nouvelles technologies de l’imagerie seront un outil incontournable et indispensable à la chirurgie de demain.
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La chirurgie mini-invasive représente une évolution majeure des techniques chirurgicales apportant au patient de nombreux bénéfices : moins de douleur post-opératoire, un temps d’hospitalisation réduit et un retour plus rapide à l’activité. Cependant, cette chirurgie ajoute de nouvelles difficultés au chirurgien parmi lesquelles la perte de sensibilité du geste et la perte de la vision directe sont les principales. Ce sont ces limites que l’informatique et la robotique proposent de dépasser en ajoutant aux gestes une assistance fondée sur l’utilisation de l’imagerie médicale. En couplant les disciplines de radiologie et de chirurgie, la chirurgie devient hybride. Avant l’opération, il est alors possible de connaitre précisément l’anatomie propre de chaque patient grâce à la modélisation 3D personnalisée. Ce clone numérique du patient peut alors être utilisé pour suivre l’évolution d’une pathologie ou pour définir une stratégie thérapeutique optimale. Le chirurgien pourra ainsi s’entrainer sans risque pour le patient. Durant l’intervention, cette modélisation 3D peut être utilisée pour guider le chirurgien par le biais de la réalité augmentée. Cette technique consiste à superposer à la vidéo opératoire du patient la modélisation 3D de ses organes et pathologies, le patient devient alors virtuellement transparent (voir figure). Grâce à l’imagerie médicale per-opératoire, les nouveaux blocs opératoires hybrides, comparables aux avions les plus modernes, vont rendre ces techniques de plus en plus fiables. Cette révolution en marche est illustrée par les nombreux résultats obtenus par les équipes de l’IRCAD, de l’hôpital et de l’Université de Strasbourg regroupées au sein de l’IHU de Strasbourg. (Directeur scientifique de l’IRCAD et de l’IHU de Strasbourg, Professeur associé à l’équipe de chirurgie digestive et endocrine du Prof. Didier Mutter ) .
ACADEMIE NATIONALE DE CHIRURGIE
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