Des chercheurs du Technion et de l'Université de Caroline du Nord (UNC) ont mis au point un algorithme qui dirige les aiguilles chirurgicales le long de trajectoires courbées en 3D. Les chercheurs - le Dr Oren Salzman de la Taub Faculty of Computer Science du Technion et les professeurs Ron Alterovitz et Mengyu Fu de l'UNC - ont annoncé ce développement lors de la conférence virtuelle "2021 Robotics : Science and Systems".
De nombreuses procédures médicales, telles que les biopsies et l'administration de thérapies localisées pour le cancer, exigent qu'une aiguille soit dirigée en toute sécurité à travers les tissus, vers la cible. Les aiguilles droites peuvent "faire le travail" lorsque le trajet rectiligne du point d'entrée au tissu cible ne traverse pas de tissu vulnérable, mais dans de nombreux cas, le tissu cible est "caché" derrière un os ou un tissu vulnérable, et dans ces cas, le chirurgien doit éviter les obstacles anatomiques, une tâche difficile et complexe, surtout lorsque les parties du corps concernées sont vulnérables et sensibles.
Dans ce contexte, ces dernières années, des aiguilles médicales à pointe biseautée ont été développées. Ces aiguilles sont contrôlées en les faisant tourner à leur base. Le problème est que diriger ces aiguilles n'est ni simple ni intuitif, et les diriger manuellement comporte de nombreux risques. Cela a conduit au développement "d'algorithmes de planification du mouvement" conçus pour diriger l'aiguille avec précision et en toute sécurité. Ces algorithmes ont montré des capacités impressionnantes, mais comme il s'agit de procédures invasives, le degré de précision requis est très élevé, faute de quoi les systèmes ne seront pas approuvés par les autorités réglementaires.
Le développement présenté par les chercheurs lors de la conférence illustre l'importance de l'informatique dans la résolution des problèmes liés à la médecine et au génie biomédical. Sur la base d'images médicales pertinentes telles qu'une tomographie assistée par ordinateur (TAO) ou une imagerie par résonance magnétique (IRM), le nouvel algorithme calcule la trajectoire optimale qui conduira l'aiguille vers la cible tout en évitant d'endommager divers obstacles anatomiques. Contrairement aux algorithmes existants, le nouvel algorithme fournit une garantie de "complétude" selon laquelle l'aiguille peut effectivement atteindre la cible spécifiée tout en évitant ces tissus, et s'il n'existe pas de plan de mouvement sûr, il en informe l'utilisateur. En outre, il calcule les plans plus rapidement que les planificateurs de mouvements d'aiguilles dirigeables concurrents et avec un taux de réussite plus élevé. Selon les chercheurs, la technologie présentée à la conférence constitue une nouvelle base algorithmique qui devrait conduire à d'autres applications basées sur les aiguilles dirigeables automatisées.
La recherche a été financée par l'Institut nationale américaine de la santé (NIH), le ministère israélien des Sciences et de la Technologie et la Fondation scientifique binationale américano-israélienne (BSF).
Le Dr Oren Salzman a rejoint le personnel du Technion à l'été 2019, après avoir obtenu une bourse postdoctorale à l'Institut de robotique de l'Université Carnegie Mellon. Il est à la tête du Computational Robotics Lab (CRL) dans la Taub Faculty of Computer Science.
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