Avantages de la haute technologie Chirurgie mini-invasive. Que réserve l’avenir?

Depuis le début du siècle, les progrès réalisés dans l’utilisation des techniques chirurgicales mini-invasives (MIS) ont été tout simplement miraculeux. Pour cet article, j’ai choisi d’inclure les procédures interventionnelles (impliquant un accès anatomique transvasculaire) dans la boîte à outils chirurgicale mini-invasive, y compris l’endoscopie, la laparoscopie, l’arthroscopie et les chirurgies assistées par robot. Cependant, le médecin traitant est différent dans chaque cas. Les compétences en chirurgie moderne associées à de nouvelles technologies et appareils impressionnants ont permis de mener des procédures autrefois très invasives en utilisant des incisions minimales, des orifices d’accès aux instruments/scopes (trocart ou «trou de serrure») et parfois simplement un accès vasculaire par cathéter de petit diamètre.

Les avantages du MIS pour les soins de santé incluent une réduction des traumatismes et de l’inconfort du patient, moins de risques d’infection, des temps de procédure et de récupération plus rapides, ce qui signifie généralement des coûts de santé réduits. Cependant, la nécessité d’effectuer des actions hautement qualifiées à l’aide d’outils spécialisés avec une visibilité et des amplitudes de mouvement limitées a introduit des niveaux d’expertise plus élevés pour l’équipe chirurgicale, des chirurgiens endoscopiques, des spécialistes des procédures robotiques aux radiologues interventionnels. L’équipement de soutien comprend des caméras endoscopiques, des scanners de visualisation, des injecteurs de contraste, des moniteurs non magnétiques, des instruments et cathéters spécialisés et des systèmes robotiques coûteux. Malgré les frais généraux d’installation pour le MIS, la valeur que ces avancées dans les procédures chirurgicales apportent à l’industrie est incontestable. L’infrastructure SIG d’aujourd’hui est prononcée et répandue dans tous les secteurs de la santé.

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Les appareils chirurgicaux mini-invasifs et les caméras améliorent les soins de santé modernes.

Tendances de conception de dispositifs MIS

Les dispositifs requis pour prendre en charge les techniques MIS continuent de proliférer à des niveaux impressionnants. Les instruments sont devenus hautement spécialisés pour effectuer une tâche spécifique rapidement sans exiger trop de technique de la part de l’utilisateur. Le nombre de modèles individuels disponibles aujourd’hui pour les chirurgiens est assez intimidant. Il n’est pas rare qu’un utilisateur expérimenté (Key Opinion Leader ou KOL) développe sa version d’un appareil en fonction de sa technique spécifique, devenant ainsi une offre unique par un fabricant partenaire. Des capteurs et des composants électroniques miniaturisés peuvent être intégrés dans les pointes de ces instruments portables ou dans de minuscules cathéters pour surveiller la pression, le flux sanguin et les champs électriques, offrant aux cliniciens un retour anatomique vital tout en travaillant pratiquement à l’aveugle. Combinés à ces capteurs, certains appareils offrent même une entrée synthétisée à l’utilisateur, qui peut se présenter sous la forme de vibrations haptiques et de résistance mécanique, d’instructions visuelles et sonores.

La chirurgie assistée par robot est devenue une technologie en évolution rapide qui améliore la précision des chirurgies complexes tout en réduisant le traumatisme du patient et le temps de récupération, car les robots n’ont pas besoin de visualisation directe du site chirurgical. Les robots peuvent être aussi simplistes qu’un dispositif de guidage intelligent pour les sondes et les insertions de canules ou aussi complexes qu’un dispositif multi-outils au sol pouvant opérer à distance sur des patients du monde entier, contrôlés par des chirurgiens qualifiés via une télémétrie avancée. Le leadership militaire a activement poursuivi la technologie pour permettre à cette interopérabilité d’améliorer considérablement la capacité de survie des militaires blessés sur le terrain. Les robots sont désormais monnaie courante pour les procédures orthopédiques telles que les arthroplasties du genou et de la hanche et la chirurgie de la prostate, où le niveau de précision fourni par le guidage robotique dépasse de loin même le chirurgien le plus qualifié. Combinée à l’imagerie 3D et à la modélisation anatomique interpolée en temps réel, l’efficacité chirurgicale assistée par robot entraîne la prolifération de plates-formes robotiques ciblées dans la plupart des procédures chirurgicales et oncologiques.

MIS a ses défis – le coût des biens d’équipement tels que les systèmes d’imagerie et les robots peut être prohibitif et la formation spécialisée du personnel nécessite une équipe de cliniciens et d’installations dédiées. Les laboratoires de cathétérisme ont remplacé de nombreuses salles d’opération car la valeur et l’efficacité des procédures interventionnelles ont fait leurs preuves dans le traitement des maladies coronariennes. Il est tout simplement extraordinaire de comprendre qu’aujourd’hui, nous pouvons remplacer nos valves aortiques par la pose d’un cathéter accessible par l’artère fémorale, ne nécessitant aucun accès chirurgical thoracique. De minuscules pompes intégrées aux extrémités des cathéters peuvent nous aider à pomper le sang du ventricule vers l’oreillette jusqu’à ce que nos cœurs guérissent d’une procédure et fonctionnent généralement.

Technologie de visualisation

Les exigences de visualisation associées à la MIS reposent sur une technologie sophistiquée pour permettre au clinicien de voir « à travers » l’anatomie. Sans ces avancées, la plupart des procédures SIG seraient impossibles à exécuter avec les niveaux de précision et de fiabilité requis. Les capteurs CMOS des caméras sont devenus si petits et abordables (grâce à l’industrie des produits de consommation) que les oscilloscopes articulés peuvent désormais visualiser l’anatomie dans une vidéo haute résolution, ce qui était tout simplement impossible il y a à peine dix ans. Des fonctionnalités telles que la texture des tissus et la coloration relative peuvent être évaluées en temps réel grâce au logiciel d’amélioration de la HD et de correction des couleurs, une mise à niveau des performances vitale pour des tâches telles que l’identification de tissus anormaux. En plus du matériel physique, un logiciel peut interpoler l’anatomie numérisée pour fournir des images tridimensionnelles, peut-être en superposant l’anatomie du patient pré-numérisée pour aider à guider l’utilisateur autour des voies tortueuses lors de l’implantation du dispositif.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM), la tomodensitométrie (CT), les rayons X, l’échographie, la fluoroscopie, etc. L’imagerie IRM a un problème unique : tout équipement de la suite IRM doit être non ferreux pour résister aux champs magnétiques massifs créés par le scanner. Les patients qui nécessitent une connexion 24h/24 et 7j/7 à des moniteurs de soins intensifs et à des appareils de survie tels que des ventilateurs, des pompes et des moniteurs comptent sur ces appareils spéciaux compatibles avec l’IRM. L’imagerie CT implique l’introduction d’une solution de contraste dans le système vasculaire du patient pour fournir une image appropriée, avec la possibilité de personnaliser la consistance de la solution de contraste pour « correspondre » à l’anatomie du patient afin d’optimiser la clarté de l’image. Les injecteurs modernes offrent une pléthore de paramètres, y compris des rapports prédéfinis et personnalisés du mélange de fluide de contraste à salin, des profils de pression et de rampe. Plus récemment, l’imagerie par ultrasons (U/S) a peut-être offert l’opportunité la plus incroyable aux soignants, car il s’agit d’une technologie compacte (de la taille d’une mallette), simple, sûre et peu coûteuse. En conséquence, les États-Unis sont de plus en plus associés à une large base de procédures diagnostiques et thérapeutiques simples en ambulatoire et en cabinet médical.

Un exemple de ceci est l’imagerie d’une solution saline infusée d’air pour la perméabilité des trompes de Fallope. Le produit de contraste et le système d’imagerie à base de solution saline sont beaucoup moins chers et intrinsèquement plus sûrs que les autres méthodes d’imagerie traditionnelles. Il est facile d’extrapoler la transition de l’imagerie U/S vers la télémédecine à domicile (soins à distance) à l’avenir, y compris la surveillance fœtale opérée par le patient.

Conception centrée sur l’utilisateur dans les dispositifs MIS

Au-delà de la disponibilité d’instruments et d’appareils de pointe, les spécialistes des SIG doivent développer des compétences spécifiques. Alors que la chirurgie à cœur ouvert nécessite certainement une immense compétence en soi, imaginez effectuer un remplacement de valve aortique par cathéter entièrement à partir d’un site d’accès à l’aine ! Les poignées externes à l’extrémité des longues canules ou pire, les interfaces de commande situées à l’extrémité proximale d’un cathéter de type spaghetti de deux mètres de long doivent permettre de pousser, tirer, tourner et activer des fonctions profondément à l’intérieur du corps. Que nous examinions des techniques laparoscopiques ou interventionnelles, tenez compte du manque d’interface directe, d’un retour tactile faible à nul associé à une visualisation compromise.

Il est facile de comprendre à quel point ces dispositifs MIS sont importants pour minimiser les modalités d’erreur dues à une mauvaise ergonomie, au stress répétitif et à une conception de contrôle non intuitive. Lorsque les « yeux » du clinicien sont le moniteur de la caméra, ils ne devraient pas avoir à se recentrer sur l’appareil en main car ils ne peuvent pas trouver l’actionneur ou la fonction de réglage ! Pour relever ces défis, certains dispositifs peuvent être couplés à des contrôleurs qui aident à fournir des informations telles que la détection de la température, de la pression et du débit, et le déploiement de haute précision d’outils miniatures intégrés à l’extrémité distale du dispositif intégré pour effectuer la procédure. Ces contrôleurs peuvent aider l’opérateur à « sentir » son anatomie, en assurant une surveillance continue des paramètres critiques.

Les fabricants d’appareils sont toujours à la recherche de moyens de « déqualifier » le processus MIS afin que l’opérateur moyen puisse probablement réussir sans avoir besoin d’une formation rigoureuse. À cette fin, certains concepteurs ont essayé de synthétiser les commentaires dans leurs appareils. Cela peut impliquer l’ajout de retours haptiques générés électromécaniquement (vibrations, pulsations, résistance), sonores et visuels pour indiquer divers états fonctionnels au cours de la procédure. Malheureusement, la plupart de ces appareils sont également à usage unique, de sorte que les coûts unitaires doivent également être contenus, ce qui ajoute aux défis d’optimisation de l’ergonomie. Une stratégie consiste à intégrer ces fonctionnalités de rétroaction dans une partie durable (réutilisable) de l’appareil afin que le coût puisse être amorti sur de nombreux cas. La technologie de miniaturisation (nano) a également progressé au point où le coût des capteurs embarqués « de qualité médicale » devient abordable tout en étant suffisamment précis pour être utiles.

Quel est l’avenir de la technologie MIS ?

Malgré la croissance incroyable des progrès du SIG au cours des deux dernières décennies, ces techniques en sont encore à leur adolescence et il y a beaucoup de place pour la croissance. À mesure que les performances des composants augmentent et que les coûts diminuent, nous pouvons nous attendre à voir converger de nombreuses technologies, en particulier des industries électronique et numérique, qui permettront aux fabricants d’appareils de fournir des appareils plus petits, plus précis et moins chers qui sont plus faciles à utiliser un nombre croissant de gamme de procédures. De la même manière que le remplacement de la valve aortique par cathéter a vraiment été une innovation perturbatrice, la robotique miniaturisée, les nano-actionneurs, l’électronique et l’optique haute définition peuvent fournir une fonctionnalité à distance encore plus grande à l’extrémité d’une canule laparoscopique ou d’un cathéter vasculaire. Il y a eu des spéculations selon lesquelles de minuscules « robots » préprogrammés pourraient un jour être injectés dans la circulation sanguine ou les voies respiratoires pulmonaires, où ils feront de manière autonome le travail de chirurgiens sans peut-être traumatiser le patient. Les virus génétiquement modifiés (similaires aux vaccins COVID contre l’ARNm récents) peuvent également être capables de fonctionner au niveau cellulaire pour éliminer le cancer et d’autres anomalies dans tout le corps humain. Bien que ces scénarios puissent sembler avoir été volés dans les pages de revues scientifiques, un fait est clair : la technologie médicale dans l’espace mini-invasif s’accélère plus rapidement que jamais dans le but de faire plus avec moins, ce qui ne peut que bénéficier à travers le monde. tout le continuum des soins de santé à long terme.