Chirurgie : une aiguille flexible pour une meilleure précision
2022 EPFL/FEMTOprint - CC-BY-SA 4.0
Afin d’améliorer la précision de l’opération et de réduire les conséquences pour le patient, des chercheurs de l’EPFL et de l'INSA de Strasbourg ont mis au point une aiguille dont la trajectoire peut être modifiée. Destinée aux interventions guidées par imagerie, la raideur de la pointe est contrôlée du bout des doigts par le chirurgien.
De plus en plus d’opérations sont actuellement effectuées de manière minimalement invasive, par des incisions de quelques centimètres, grâce à des instruments longs et fins. Guidés par diverses techniques d’imagerie, les chirurgiens font progresser les aiguilles percutanées rigides vers leur cible. Malgré les précautions prises, il est commun de devoir ressortir l’aiguille afin de la repositionner avec une trajectoire légèrement différente. Il est même parfois extrêmement difficile d’atteindre l’endroit précis, lorsque celui-ci se situe à l’arrière d’un obstacle biologique. Ces tâtonnements allongent le temps d’opération et augmentent les risques de traumatisme et d'infection pour le patient. L’aiguille à raideur contrôlable (ARC) mise au point par Charles Baur, chercheur à l’Instant-Lab de l’EPFL (faculté STI), et Lennart Rubbert de l'INSA de Strasbourg, chercheur au laboratoire ICube1, permet de modifier la trajectoire pour atteindre plus rapidement la zone à traiter. D’une pression sur le bouton de la poignée, le chirurgien peut ainsi corriger sa trajectoire ou encore toucher plusieurs cibles situées à proximité, sans ressortir l’aiguille.
Un système entièrement mécanique
« Dans les hôpitaux actuellement, les aiguilles sont considérées comme d’autant plus précises qu’elles sont rigides », souligne Charles Baur. Cette raideur indispensable à l’exactitude de la trajectoire se retrouve dans l’aiguille que le chercheur et son collègue de Strasbourg ont mise au point grâce au financement de l'aide au transfert de technologie de strasbourg (SATT Connectus). La pointe peut ensuite se courber de manière volontaire sous la pression du doigt de l’opérateur. Le système est entièrement mécanique. « Il y a en fait deux tubes l’un dans l’autre, explique le concepteur. Lorsqu’on fait glisser le bouton, la translation du tube intérieur libère un, deux ou trois minuscules segments qui s’orientent dans la direction donnée par la main du chirurgien et répercutée par le biseau de l’aiguille.» Pour l’instant, seule la pointe est flexible sur quelques centimètres, mais le même système pourrait être adapté pour rendre flexible une portion beaucoup plus importante. « On peut même envisager d’orienter quelques segments non contigus de l’instrument tout en maintenant les autres rigides. Cela donnerait une infinité de trajectoires possibles ».
Il est possible d’ajouter des fonctions complémentaires pour assurer des gestes chirurgicaux particuliers comme l’électrostimulation, administration de médicaments à la demande ou encore des biopsies pour en citer quelques-uns
Les avantages du verre
Les deux chercheurs ont fait appel à une entreprise spécialisée dans l’impression 3D en verre, FEMTOprint, pour la fabrication de la pointe alors que Juan Verde2, chirurgien à l’IHU de Strasbourg est également impliqué dans le projet. La précision de la plateforme technologique de l’entreprise permet une customisation de l’aiguille de 0,9 à 4,5 mm de diamètre permettant une vaste palette de gestes chirurgicaux. Alors que deux types de fabrication, en inox et en verre, ont été testés, c’est la version en inox qui est la plus avancée car « la technologie en verre est émergente et nécessite encore des développements, néanmoins ces aiguilles sont destinées à des opérations dans les tissus mous, il n’y a donc pas de choc. Le type de verre utilisé et nos tests de résistance dans du silicone ont prouvé ses avantages : compatibilité avec les IRM, pas de reflets parasites qui perturbent la netteté de la zone à opérer, difficilement déformable, ou encore biocompatible », constate Charles Baur.
Les aiguilles sont presque prêtes à passer en phase d’essai préclinique et des partenariats industriels sont activement recherchés. « Il est possible d’ajouter des fonctions complémentaires pour assurer des gestes chirurgicaux particuliers comme l’électrostimulation, administration de médicaments à la demande ou encore des biopsies pour en citer quelques-uns », note Charles Baur. Les scientifiques envisagent d'ajouter, dans un second temps, des systèmes de haute précision, pour obtenir des dispositifs médicaux plus intelligents.
1. Lennart Rubbert, chercheur à ICube (Université de Strasbourg), INSA Strasbourg, CNRS, ENGEES (UMR7357)
2. Dr Juan Verde, chirurgie digestive et hépato-pancréatique-biliaire, chercheur à l’IHU de Strasbourg