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Robots compatibles IRM
Ingénieurs à Université Johns Hopkins ont conçu un nouveau moteur compatible avec l'imagerie par résonance magnétique (IRM) afin qu'il puisse entraîner un robot guidé par image pour des applications médicales, telles que les biopsies et les thérapies contre le cancer. Le moteur compatible avec l'IRM permet aux médecins d'effectuer à distance des procédures dans le scanner, en utilisant l'IRM pour guider le robot.
Robot sans danger pour l'IRM Ce dispositif médical robotisé, conçu pour donner aux chirurgiens un accès à distance à la prostate, est composé de céramique, de caoutchouc et de plastique, il peut donc être utilisé en toute sécurité à l'intérieur d'un scanner IRM. Il est alimenté par un nouveau type de moteur et guidé par les images de résonance magnétique. Des tests ont montré que l'aiguille peut être placée à moins d'un millimètre d'une cible sélectionnée dans l'image, ce qui entraîne des biopsies cancéreuses plus précises.
La vraie nouveauté de ce qu'ils ont fait est la compatibilité avec les environnements à champ magnétique élevé comme l'IRM, dit David Trumper , professeur d'ingénierie au MIT.
Lorsque les médecins effectuent des biopsies cancéreuses sur des organes tels que la prostate, ils sont généralement guidés par des échographes. Mais ces méthodes d'imagerie ne sont capables d'imager, par exemple, que la forme externe de la prostate. Par conséquent, les médecins choisissent aveuglément des échantillons à tester, risquant de manquer une véritable tumeur. La chirurgie guidée par une IRM et un robot télécommandé serait beaucoup plus précise car l'aiguille robotique pourrait être alignée directement avec la tumeur vue par l'IRM. Mais jusqu'à présent, il n'existait aucun dispositif capable de fonctionner à l'intérieur du petit tunnel du scanner sans déformer les images, qui dépendent d'un aimant puissant et de courants électriques.
Le robot Johns Hopkins, construit à l'aide de techniques conventionnelles, a été conçu pour permettre un accès transpérinéal à l'aiguille à la prostate sous guidage direct par IRM. Un nouveau moteur spécialement développé pour cette application est essentiel pour approcher au millimètre près - un niveau de précision nécessaire - de la tumeur ciblée. Le moteur fournit un actionnement pneumatique contrôlable afin que le dispositif robotique puisse se déplacer régulièrement et lentement aux côtés du patient dans le scanner IRM, explique Dan Stoianovici , professeur agrégé d'urologie et de génie mécanique à Johns Hopkins et directeur du Programme de robotique en urologie , à laquelle le robot a été développé.
Les ingénieurs ont créé un nouveau type de moteur pas à pas pneumatique . Il est basé sur l'idée que le mouvement de bout en bout d'un piston dans son cylindre est toujours exact et est très facile à réaliser en pressurisant le cylindre. Un moteur pas à pas pneumatique n'est pas un concept entièrement nouveau ; les versions précédentes étaient basées sur l'énergie hydraulique et thermique, mais elles manquaient d'efficacité mécanique.
Le moteur conçu par les ingénieurs de Johns Hopkins a trois cylindres reliés à une série d'engrenages qui réalisent un mouvement rotatif en étant également pressurisés par le flux d'air. L'équipe d'ingénieurs a utilisé des moteurs à six pas pour alimenter le robot compatible IRM, MrBot , qu'ils ont construit pour donner aux chirurgiens un accès à distance à la prostate. Le dispositif robotique est mis en réseau avec l'imageur à résonance magnétique de sorte que lorsqu'une image est prise, elle peut être mappée via la connexion réseau au moyen du contrôleur robotique. Le contrôleur robotique est alors en mesure de commencer à envoyer de l'air au robot pour le mettre en mouvement.
Le moteur est de faible puissance et de faible vitesse, mais pour l'application, il semble plutôt bien conçu, précise Trumper. C'est une conception cool.
Le robot est une réalisation remarquable, dit Ron Rodriguez , professeur agrégé d'urologie, d'oncologie médicale et de médecine cellulaire et moléculaire aux institutions médicales Johns Hopkins. Cela permettra des méthodes de traitement du cancer plus rapides et plus précises, telles que le placement de rayonnement, explique Rodriguez.
La prochaine étape pour les ingénieurs consiste à tester le dispositif robotique dans le cadre d'essais cliniques. Si ces tests se déroulent bien, les chercheurs se pencheront sur le développement de robots supplémentaires compatibles avec l'IRM pour d'autres procédures médicales.