maxon Story
Découvrez MIRA, un système miniaturisé de chirurgie assistée par robot
Les progrès réalisés dans les systèmes de chirurgie assistée par robot (RAS) ont permis la création d'un robot miniature permettant aux chirurgiens d’obtenir un accès complet à plusieurs quadrants sans avoir besoin d'amarrer et de réamarrer une plateforme externe volumineuse.
Les avancées dans la conception des systèmes de chirurgie assistée par robot (RAS) visent à rendre possible la réalisation d'interventions par de petites incisions. Cela se fait en offrant au chirurgien la possibilité de contrôler les bras robotiques et les caméras avec précision. L’objectif de la RAS est d’aider les chirurgiens à réaliser des procédures de manière reproductible et peu invasive, ce qui peut entraîner des avantages tels qu’une réduction de la douleur et des séjours hospitaliers plus courts.
Alors que la demande pour les systèmes RAS continue de croître, les établissements cherchent des moyens d’accélérer l’expansion de leurs programmes. L'objectif de Virtual Incision (Lincoln, NE) est de proposer aux établissements une manière d’ajouter des systèmes et d'améliorer leur efficacité sans perturber leur infrastructure existante. Pour ce faire, la société a conçu et fabriqué le MIRA, la première plateforme RAS miniaturisée au monde, qui vise à être facilement transportée et installée dans n’importe quelle salle d’opération. Le système se compose de MIRA, d'une console pour le chirurgien qui permet un contrôle total des bras instruments de MIRA et d'une vision endoscopique en temps réel de l'anatomie, ainsi qu'un chariot compagnon pour transporter facilement l’équipement (voir Figure 1). L'installation est conçue pour être simple. L'objectif est de permettre aux 90 % des salles d’opération qui n’ont pas actuellement accès à un système RAS d'en bénéficier, afin qu’un plus grand nombre de patients puissent être pris en charge.
Les trois composants de MIRA sont faciles à mettre en place rapidement, ce qui permet d'utiliser n'importe quelle salle d'opération, quelle que soit sa taille.
Phase de conception de MIRA
Au cours de la phase de conception de MIRA, Virtual Incision a constaté que le principal défi technique était de créer un dispositif à la fois petit, portable et facile à utiliser, tout en maintenant la puissance nécessaire pour réaliser des opérations complexes – comme la résection intestinale – pour lesquelles le dispositif a été utilisé avec succès lors d'une étude IDE pour soutenir son autorisation sur le marché par la FDA. MIRA a été approuvé pour une utilisation commerciale dans les procédures colorectales au début de cette année. En outre, l’entreprise souhaitait concevoir l’appareil de manière à ce qu'il soit facile à nettoyer et à stériliser entre chaque intervention. Cette fonctionnalité éliminerait le besoin de drapage, ce que de nombreux systèmes actuels sur le marché exigent. Le drapage ajoute du temps entre les procédures, ce qui peut potentiellement réduire le nombre de patients traités.
MIRA est une solution hautement différenciée par rapport aux systèmes basés sur des bras ou des pédestals (les « mainframes ») qui nécessitent un grand espace et sont moins portables. De tels systèmes sont limités à une utilisation dans des salles d’opération spacieuses, ce qui peut gêner le flux de travail en salle en nécessitant des installations plus encombrantes et en bloquant la vision et les mouvements du personnel de soutien.
Les Composants de Mouvement
Virtual Incision a choisi de travailler avec maxon lors de la conception de MIRA, ainsi que pour la première caméra articulée intégrée jamais utilisée dans un système RAS. Le système présente des exigences élevées en raison des vitesses et couples élevés. maxon se trouvait dans une position unique pour soutenir le processus de conception itératif rapide « fabriquer et améliorer » de Virtual Incision grâce à sa gamme complète de moteurs (voir Figure 2) et à son expertise mondialement reconnue. Les activités de test et de qualification sont également soutenues afin d'assurer la fiabilité et la cohérence des sous-assemblages intégrés dans le système MIRA. L’équipe d’ingénieurs de maxon a été d’une grande aide, de la conception initiale à la fabrication des sous-systèmes. Virtual Incision a développé en interne tout le matériel, le firmware et les logiciels pour optimiser la miniaturisation et les caractéristiques de performance du dispositif.
L'équipe a pu augmenter l'efficacité du système et maximiser la puissance de sortie délivrée par chaque articulation. Cette caractéristique de conception est ce qui rend MIRA très puissant pour sa taille, délivrant jusqu’à deux livres de force de sortie dans tout l’espace de travail tout en maintenant vitesse et agilité.
Une Approche Unique
Les systèmes RAS de type « mainframe » intègrent des moteurs situés à l'extérieur du corps, placés sur des bras ou des piédestaux pour donner à l’appareil la force nécessaire. MIRA obtient sa force dans un petit format en plaçant les moteurs à l’intérieur du corps. Les bras rigides (non serpentins) avec les moteurs montés à l’intérieur délivrent la puissance nécessaire tout en permettant la triangulation de la caméra et des instruments (voir Figure 3). Le dispositif a été utilisé cliniquement pour des interventions de résection intestinale, et c’est la première fois que les moteurs d’un dispositif RAS ont fonctionné à l'intérieur même du corps humain.
Les bras rigides avec les moteurs montés à l'intérieur assurent la solidité tout en permettant la triangulation de la caméra et des instruments.
Les exigences de la chirurgie nécessitent à la fois force et rapidité. Grâce à l’utilisation de moteurs à haute efficacité et de qualité supérieure, MIRA a été spécifiquement conçu pour manipuler de grands et lourds organes comme le côlon. Le système RAS doit être capable de reproduire en temps réel les mouvements du chirurgien afin d’offrir des réponses rapides lorsque nécessaire.
En plus de la force, les procédures colorectales nécessitent souvent que le système RAS atteigne plusieurs quadrants de l’abdomen, parfois les quatre. Les systèmes mainframe à plusieurs ports nécessitent un placement soigneux des ports et une chorégraphie précise des procédures pour éviter les collisions des bras externes. Le design miniaturisé et autonome de MIRA permet un accès anatomique complet sans se soucier des collisions des bras externes. De plus, la conception de la caméra articulée garantit une triangulation correcte entre les instruments et la caméra dans tous les scénarios opératoires.
En tant que dispositif médical, des considérations spéciales, telles que la stérilisation, la biocompatibilité, la sécurité électrique et l’utilisation de l’électrocautérisation, ont toutes été prises en compte dans la conception de MIRA.
Conclusion
Virtual Incision croit que la meilleure et la plus productive approche de l'innovation est de passer par l’action. L’entreprise conçoit des produits en créant quelque chose, en le testant de manière approfondie et en tirant tous les enseignements possibles de l'expérience. Cette approche de « fabriquer et améliorer » a permis à l’entreprise de réaliser des itérations rapides, leur permettant de repousser les limites de la technologie, dans ce cas, en créant des dispositifs RAS plus petits. En tant que partenaire, maxon a apporté son expertise technique ainsi que sa volonté d'essayer différentes variantes des innovations de Virtual Incision.
Au final, MIRA est le plus petit système RAS sur le marché. Il offre une puissance significative pour sa taille et permet une installation rapide dans n’importe quelle salle d’opération. Cela inclut même l’espace, car une version de MIRA a été testée sur la Station Spatiale Internationale en 2024, où des chirurgiens sur Terre ont contrôlé à distance le dispositif depuis une console pour simuler des activités réalisées en chirurgie, notamment la coupe de tissus simulés et la manipulation de petits objets.
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