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RoboCath : Une nouvelle ère dans les biopsies pulmonaires

RoboCath vise à améliorer la sécurité et la précision des biopsies du cancer du poumon.

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Ces dernières années, les robots conçus pour aider dans les procédures pulmonaires, surtout pour les biopsies du cancer du poumon, sont devenus un sujet crucial dans la recherche médicale. Le cancer du poumon est l'une des principales causes de décès liés au cancer dans le monde, rendant essentiel de trouver des moyens pour un diagnostic et un traitement précoces. Les méthodes traditionnelles de biopsie pulmonaire sont efficaces, mais comportent des risques, comme des complications et la nécessité de mouvements précis dans les voies complexes des poumons.

Défis des Méthodes Traditionnelles de Biopsie Pulmonaire

Les méthodes standard de biopsie pulmonaire peuvent être risquées et ne garantissent pas toujours des résultats précis. Les médecins doivent naviguer à travers des passages aériens étroits et sinueux dans les poumons, ce qui peut être un véritable défi. En plus, il y a des risques de complications qui peuvent survenir pendant la procédure, ce qui rend encore plus crucial de trouver des solutions plus sûres et plus efficaces.

Avancées de la Technologie Robotique

Les récentes avancées dans les systèmes robotiques médicaux visent à résoudre ces problèmes et ont montré des promesses pour rendre les biopsies pulmonaires plus sûres et plus précises. Une avancée notable est un système de Bronchoscopie robotique qui offre une méthode peu invasive pour réaliser des biopsies pulmonaires avec une précision améliorée. Une autre innovation clé utilise l'Intelligence Artificielle pour aider à localiser les bronchoscopes dans les poumons, facilitant une navigation plus fluide et une meilleure précision pendant le processus de biopsie.

Un autre développement remarquable concerne un robot capable de guider une aiguille à l'intérieur de tissus vivants sans intervention humaine. Ce robot peut habilement contourner les obstacles pour atteindre des cibles spécifiques dans les poumons. De telles avancées augmentent non seulement la sécurité, mais offrent aussi de nouvelles possibilités pour diagnostiquer le cancer du poumon. De plus, une plateforme robotique open-source pour les biopsies à aiguille guidée a été développée, montrant le rôle des systèmes robotiques pour réaliser des tâches dans des espaces exigus comme ceux des imageries médicales.

Limitations des Solutions Robotiques Actuelles

Malgré les avantages des systèmes robotiques, les options existantes pour les interventions pulmonaires présentent quelques inconvénients. Elles ont tendance à prendre beaucoup de place dans les salles d'opération, peuvent être difficiles à désinfecter, et leur production peut être compliquée et coûteuse, ce qui limite leur disponibilité pour un usage clinique. Pour faire face à ces problèmes, un nouveau dispositif robotique appelé RoboCath a été conçu pour être plus petit et plus facile à produire.

RoboCath : Une Nouvelle Solution pour les Biopsies Pulmonaires

RoboCath se démarque par sa taille réduite, ce qui le rend plus adapté aux salles d'opération surchargées. Il est conçu pour une fabrication simplifiée grâce à la technologie d'impression 3D, permettant une production plus rapide et à moindre coût. En plus, RoboCath peut fonctionner avec différentes tailles de Cathéters, le rendant adaptable à divers besoins médicaux.

Composants de RoboCath

Le système RoboCath a deux parties principales qui le rendent adapté aux environnements médicaux propres. La première est un boîtier extérieur bleu qui abrite les composants du robot, y compris des moteurs électriques et des cartes de contrôle. Cette partie extérieure peut être réutilisée et placée dans un sac stérile avant utilisation. La deuxième partie consiste en composants à usage unique, y compris une cartouche spéciale contenant un petit cathéter conçu pour se déplacer en douceur pendant les procédures. Cet agencement permet au personnel médical d'utiliser le robot en toute sécurité et efficacité.

Comment Fonctionne RoboCath

RoboCath peut faire pivoter un fil-guide grâce à un mécanisme à pignons, lui permettant de naviguer vers des zones spécifiques dans les poumons. Le fil-guide a une pointe courbée, ce qui aide les médecins à le diriger vers le bon endroit dans les voies respiratoires. Un capteur de suivi électromagnétique fait également partie du fil-guide, ce qui améliore ses capacités de navigation.

Production de RoboCath

RoboCath a été créé grâce à l'impression 3D, ce qui a permis de garder les coûts de production bas. Les matériaux utilisés pour fabriquer RoboCath sont durables et légers, facilitant sa manipulation. Ce nouveau robot peut être utilisé avec les systèmes de bronchoscopie existants ou des cathéters spécialement conçus, augmentant sa flexibilité dans diverses situations médicales.

Étapes pour Utiliser RoboCath

Le processus d'utilisation de RoboCath commence par l'analyse des scans CT d'un patient pour identifier des zones suspectes dans les poumons. Les médecins utilisent un logiciel spécialisé pour planifier la procédure et déterminer le meilleur chemin à suivre. Après avoir utilisé un bronchoscope pour atteindre la zone cible, RoboCath est mis en position sans perturber le placement du bronchoscope.

Le personnel médical attache ensuite les composants à usage unique de RoboCath et l'opère dans un environnement stérile. Avec l'aide d'un logiciel, les médecins naviguent le cathéter pour atteindre la zone cible en utilisant un feedback visuel qui montre en temps réel la position du cathéter. Les commandes intuitives permettent de faire des ajustements fins, assurant que l'outil de biopsie peut être placé avec précision près des lésions suspectes.

Tester l'Efficacité de RoboCath

Lors des premiers tests, RoboCath a été soumis à des essais rigoureux pour voir à quel point il pouvait atteindre divers emplacements dans un modèle pulmonaire. En utilisant des scans similaires à ceux trouvés dans des contextes cliniques, le système a été capable de guider efficacement le cathéter vers des zones ciblées, permettant de collecter des échantillons de biopsie en toute sécurité et avec précision.

Pendant ces tests, le bronchoscope a été utilisé pour naviguer aussi loin qu'il le pouvait avant que cela ne devienne trop difficile. Après cela, RoboCath a été utilisé pour guider le cathéter vers la zone cible. La procédure a permis un accès efficace à plusieurs zones du poumon tout en utilisant la guidance du robot pour un mouvement précis.

Applications Cliniques et Avantages de RoboCath

L'objectif principal de RoboCath est de permettre aux médecins de positionner un cathéter ou bronchoscope fonctionnel près des zones suspectes dans les poumons. Ce dispositif aide à l'imagerie ou à la collecte d'échantillons de biopsie en toute sécurité. Avec l'aide du robot et du logiciel, les professionnels de la santé peuvent éviter certains techniques d'imagerie qui présentent des risques pour les patients et le personnel.

Le design de RoboCath permet un mouvement constant le long de la structure tubulaire des poumons, facilitant le suivi du bon chemin vers les zones cibles.

Conclusion

RoboCath représente un progrès dans la robotique médicale, axé sur la rentabilité et la facilité de fabrication grâce à l'impression 3D. Son design vise à améliorer l'accessibilité des procédures assistées par robot dans le domaine médical. En abordant les défis clés rencontrés par les technologies existantes, RoboCath a le potentiel d'élargir l'utilisation des systèmes robotiques dans les interventions pulmonaires, offrant finalement de meilleurs résultats pour les patients atteints de cancer du poumon.

Les tests en cours continueront d'évaluer l'efficacité et l'efficience de RoboCath dans des environnements cliniques, ce qui pourrait conduire à une utilisation plus répandue dans les hôpitaux. Au final, cette approche innovante des procédures pulmonaires pourrait grandement améliorer la façon dont les biopsies pulmonaires sont réalisées, offrant une option plus sûre et plus fiable pour les patients.

Source originale

Titre: Design and Technical Feasibility Testing of a Medical Robot for Flexible Catheter Navigation Inside the Lung Airways

Résumé: The integration of medical robots is revolutionizing clinical medicine, especially in procedures requiring precision in instrument manipulation and navigation within the body using medical imaging techniques like fluoroscopy, CT, and MRI. This is particularly challenging in peripheral lung lesion examinations, where guiding long, flexible instruments through the lung airways to the target exposes medical professionals and patients to harmful X-ray radiation. Several robotic approaches exist but there are still shortcomings in terms of their large footprint in the operating room and complex and costly mechanical structure. The goal of our research was to develop and test the early feasibility of RoboCath, an innovative robotic platform designed for the adaptable navigation of long, flexible catheter-like medical instruments through the lung airways. RoboCath seamlessly integrates with existing medical devices, such as bronchoscopes, facilitating access to lower lung regions with precision. Its compact design is ideal for crowded operating rooms, ensures sterilization compatibility, and supports a broad range of procedures, including those requiring intricate instrument manipulation and medical imaging for navigation. This technology significantly reduces the reliance on X-ray, thereby minimizing radiation exposure to both healthcare providers and patients. The RoboCath system represents a significant advancement in the field of medical robotics, offering a novel solution to the challenges of lung lesion biopsy and diagnosis, with potential applications in various open orifice procedures.

Auteurs: Gabriel Gruionu, T. Lango, H. O. Leira, E. F. Hofstad, A. L. Udristoiu, A. V. Iacob, C. Constantinescu, C. Chihaia

Dernière mise à jour: 2024-05-07 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.01.592024

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.01.592024.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.

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