Liu Hao | Qu'il n'y ait plus d'opérations chirurgicales difficiles dans le monde

« Les robots ont libéré le cerveau des gens dans une large mesure, les libérant des opérations techniques et de l'identification des maladies, leur permettant de se concentrer davantage sur la façon de traiter les maladies. »

Liu Hao

Institut d'automatisation de Shenyang, Académie chinoise des sciences

Depuis 15 ans, je me consacre à un seul objectif : rendre la chirurgie plus facile à réaliser dans le monde.

Logiquement parlant, c’est quelque chose qu’un médecin devrait rechercher. En fait, ce que je fais est étroitement lié aux médecins. J’ai toujours eu un grand respect pour la profession de médecin depuis mon enfance. Je suis né avec une anémie sévère. On peut dire que ma vie m'a été donnée par ma mère, mais elle a été sauvée par le médecin. Je crois que beaucoup de gens peuvent avoir des expériences similaires.

Vers 1997, lorsque j'étais au lycée, il y avait une série télévisée très populaire intitulée « Red Cross Parade », qui racontait les expériences de croissance des médecins militaires. Cela m’a profondément touché et j’ai voulu postuler à la Quatrième Université Médicale Militaire à ce moment-là.

Ce qui est dommage, c’est que j’ai raté l’examen physique et que je ne suis pas devenu médecin. Je pense que cela a peut-être été un changement dans la trajectoire de ma vie.

Mais par coïncidence, lorsque j’étais junior à l’Institut de technologie de Harbin, mon mentor, le professeur Wang Shuguo, m’a fait découvrir les robots chirurgicaux. À partir de ce moment-là, j'ai commencé à avoir plus de contacts avec la profession de médecin, en particulier avec certains chirurgiens qui pratiquent des opérations.

À quoi ressemble la chirurgie dans l’esprit des gens ? Il peut y avoir une certaine compréhension de base. Si nous regardons les choses du point de vue du patient, nous pouvons facilement comprendre que la chirurgie doit être très douloureuse, mais il est en fait difficile pour nous de comprendre quel type de psychologie le médecin a dans son cœur.

Après avoir eu davantage de contacts avec des médecins, nous avons constaté que cette profession exige en réalité une pression psychologique énorme.

Lorsqu’il pratique une intervention chirurgicale, le médecin doit être très concentré et très nerveux.

Même à la fin de l’opération, il était très dévasté.

Étant donné que cette opération (pancréaticoduodénectomie) est très difficile à réaliser, en particulier certaines opérations chirurgicales, une petite erreur peut provoquer un saignement vasculaire, puis un saignement important peut mettre en danger la vie du patient à tout moment.

Dans un tel contexte, les médecins portent la responsabilité de la vie et de la santé des personnes.

Pancréaticoduodénectomie

Il s’agit d’une opération très célèbre, qui peut être considérée comme une opération phare de la chirurgie générale.

Comme on peut le voir dans la vidéo, les vaisseaux sanguins doivent être sectionnés couche par couche, certains tissus doivent être coupés, puis les vaisseaux sanguins sectionnés doivent être à nouveau anastomosés. Cette opération implique quatre organes, plus de 30 instruments seront utilisés en alternance et la durée de l'opération est de 8 à 10 heures.

J’ai été vraiment choqué lorsque j’ai entendu pour la première fois le médecin me présenter cette opération. En fait, j’avais une autre pensée en tête. J'ai peut-être eu de la chance de ne pas devenir médecin, car une telle opération est en effet très compliquée et dépasse mon imagination.

Plus tard, à mesure que je me suis retrouvé confronté à des opérations plus complexes, j’ai commencé à me demander si les robots chirurgicaux pouvaient résoudre ces problèmes. Heureusement, la technologie des robots chirurgicaux s’est considérablement développée et de nombreux robots chirurgicaux peuvent être utilisés dans la pratique clinique.

Robots chirurgicaux imaginaires

En fait, lorsque j’ai découvert pour la première fois le domaine des robots chirurgicaux, c’est l’impression que j’ai eue à leur sujet.

Mais en fait, à l’heure actuelle, les robots chirurgicaux sont affectés par divers facteurs tels que le lieu de la chirurgie et de l’opération, et leurs types sont variés et divers. Jusqu’à présent, il existe différents robots chirurgicaux utilisés en clinique ou en recherche, des cheveux aux orteils.

Il existe également des différences significatives dans les types de ces robots chirurgicaux. Par exemple, le robot chirurgical pour la chirurgie abdominale utilise un endoscope très fin à insérer dans l'abdomen, puis utilise des pinces chirurgicales et des ciseaux pour effectuer une chirurgie des tissus mous.

Les robots orthopédiques utilisent des outils tels que des perceuses et des meuleuses pour manipuler les tissus durs tels que les os.

Ces robots chirurgicaux existent en plusieurs types et jouent leurs propres rôles. Que vont-ils nous apporter ? Nous pouvons l’imaginer intuitivement. Nous pouvons facilement comparer les robots chirurgicaux aux humains. Les robots chirurgicaux ont des mains et des yeux.

Par exemple, les mains d’un robot chirurgical ne tremblent pas. Il y a quelques années, si vous vouliez devenir chirurgien, mais que vous souffriez de tremblements incontrôlables dans les mains, même s'ils n'étaient pas aussi graves que les tremblements complètement incontrôlables des patients atteints de la maladie de Parkinson, vous n'auriez pratiquement aucune chance d'obtenir ce poste.

Par exemple, les robots chirurgicaux peuvent réduire considérablement les opérations manuelles humaines et peuvent réaliser des sutures très précises sur des vaisseaux sanguins aussi petits que deux ou trois millimètres.

De plus, le robot chirurgical ne se fatigue pas et ne fait pas grève, et il peut maintenir des opérations chirurgicales très stables pendant une longue période. Voici les avantages fondamentaux que les robots chirurgicaux peuvent nous apporter.

Mais nous sommes peut-être plus préoccupés par ce que le robot chirurgical nous apporte pour les patients sur la table d’opération ? Quelle aide cela a-t-il apporté au médecin ? Utilisez ces trois courtes histoires pour présenter ce que les robots chirurgicaux nous ont apporté.

Terminé : 30 % //////////

Mettre les « mains » dans la cavité abdominale pour des opérations délicates

La première histoire est celle-ci : il y a quelques années, j'ai rendu visite au professeur Zhang Zhongtao, un expert en chirurgie très célèbre de l'hôpital de l'amitié de Pékin, et il m'a parlé du processus de développement de la chirurgie.

Escalade de la chirurgie abdominale

Au début, les médecins ouvraient directement la poitrine et l’abdomen du patient et pratiquaient l’opération dans un environnement ouvert. Ce type d’opération était en fait assez simple.

Bien que cette méthode produise l’effet d’une intervention chirurgicale, elle ne tient pas compte de la qualité de vie du patient et laisse de très longues cicatrices sur son corps.

Dans les années 1980, la chirurgie laparoscopique est apparue. Il s’agit de pratiquer un petit trou de quatre à cinq doigts d’épaisseur dans la cavité abdominale humaine, puis de placer un endoscope fin et des instruments chirurgicaux dans la cavité abdominale humaine pour effectuer une chirurgie mini-invasive.

Après l’opération, le patient aura quatre ou cinq petites cicatrices sur son corps.

Grâce à la technologie la plus récente, nous plaçons tous les instruments chirurgicaux dans la cavité abdominale humaine à travers une fenêtre et nous ne trouvons aucune cicatrice après l'opération. En fait, il utilise la cicatrice naturelle du nombril humain.

Certaines jeunes femmes estiment que leur nombril n’est pas beau et peuvent donc avoir recours à la chirurgie esthétique pour pouvoir porter des vêtements qui dévoilent leur ventre. Grâce à cette nouvelle technologie, nous pouvons réaliser une intervention chirurgicale qui s’apparente à une chirurgie esthétique sur notre nombril.

Au cours de ce processus, les cicatrices deviennent de moins en moins nombreuses et le résultat est parfait pour le patient. Mais pour les médecins, c'est tout le contraire, le niveau de difficulté de leurs interventions chirurgicales a augmenté à un niveau très élevé.

Il s'agit d'une scène d'une opération chirurgicale à port unique. Imaginez que lorsque nous introduisons de nombreux instruments et endoscopes dans la cavité abdominale par un seul trou, le fonctionnement de ces instruments entrera inévitablement en conflit.

Lors d'une intervention chirurgicale, lorsque le médecin utilise la pince, son mouvement externe et celui de la pince sont exactement opposés, et l'instrument chirurgical lui-même est très rigide, ce qui provoque des conflits entre les instruments chirurgicaux, ce qui fait que l'opération du médecin prend beaucoup de temps.

Nous avons besoin d’un robot chirurgical doté d’une gamme de mains.

Nous avons pensé à de nombreux plans et fait de nombreuses tentatives, et finalement nous avons pensé à apprendre d’une créature de la nature. C'est un délice. Il y a une rue à Pékin qui est spécialisée dans cette délicatesse : les écrevisses.

La forme de l'écrevisse est très bonne car ses yeux et ses deux mains forment un terme très professionnel en chirurgie appelé le triangle chirurgical. Lorsque les gens pratiquent une intervention chirurgicale, ils ouvrent également leurs mains et regardent avec leurs yeux. C’est seulement avec une telle relation triangulaire que l’opération peut être bien réalisée.

Nos instruments sont dérivés des caractéristiques de cette créature. Structurellement, ils sont très similaires, avec deux mains et deux yeux. De plus, les mains et les yeux peuvent se déformer et bouger de manière très flexible et libre, ce qui répond à nos exigences chirurgicales.

Tout d'abord, ses degrés de liberté sont suffisants, avec 6 à 7 degrés de déformation flexible, ce qui a effectivement atteint la dextérité d'un bras humain, et sa précision de fonctionnement peut atteindre le niveau millimétrique, ce qui répond aux exigences des médecins pour effectuer une chirurgie délicate.

Nous venons de rétablir l'opération chirurgicale humaine sur ce dernier. En fait, il existe un autre problème lors de l’utilisation de robots chirurgicaux. La sensation de force que nous avions à l’origine lorsque nous utilisions un scalpel pour couper les tissus a été perdue. C'est pourquoi nous avons développé un petit capteur intégré à l'avant de l'instrument chirurgical avec une précision allant jusqu'à quelques millinewtons.

C’est bien au-delà de la résolution que les mains humaines peuvent percevoir. Nous avons également développé des équipements d’interaction homme-machine qui permettent aux gens de ressentir cette sensation de force lors de l’utilisation. De cette façon, nous avons restauré le mouvement des mains et le sens de la force des gens.

Ceci est une vidéo de notre expérience de force. Nous pouvons voir les forces en action dans toutes les directions et les collecter toutes.

Bien sûr, nous avons également réalisé des vidéos très intéressantes. Il s’agit d’une expérience sur la suture de la peau du raisin. L'opération est très délicate. La peau du raisin est très fine et la chair est très douce. Après la suture, les raisins sont toujours intacts.

Cette vidéo est encore plus intéressante. C'était l'idée d'un de mes doctorants. Il pensait que puisque cet instrument chirurgical provenait d'une créature comme l'écrevisse, eh bien, battons-nous. L'instrument chirurgical a donné à l'écrevisse un câlin et un lancer.

Les écrevisses peuvent être très contrariées. Bien que le processus de recherche soit difficile et ennuyeux, il y a en fait beaucoup de choses intéressantes. Si vous souhaitez participer à cette recherche, c’est également une bonne preuve que nous pouvons encore réellement ressentir une partie du plaisir que le processus de recherche nous apporte.

Bien entendu, nous l’essaierons sur des animaux avant une utilisation clinique réelle. Voici une photo de la première expérience animale. Au cours de l'opération, le médecin a délibérément essayé d'utiliser la poignée de commande et a effectivement estimé que l'opération était très adroite, ce qui a résolu le problème de conflit d'instruments mentionné précédemment.

D’après l’histoire ci-dessus, nous sommes inspirés par l’idée que les robots sont des extensions des mains humaines, ce qui équivaut à placer des mains humaines dans la cavité abdominale pour effectuer des opérations très délicates. Même avec une telle habileté, ce n’est toujours pas suffisant.

Terminé : 50 % //////////

« Voir » la zone de la lésion

La deuxième histoire est qu’il y a quelques années, je suis allé assister à une opération chirurgicale réalisée par un robot. À cette époque, le patient présentait un nodule pulmonaire. Avant l'opération, le médecin a utilisé un colorant pour marquer un cercle autour du nodule sur le corps du patient.

Cependant, ces marques ont été perdues pendant l’opération. Finalement, le médecin a finalement trouvé les marques avec beaucoup de difficulté en se basant sur sa riche expérience.

Cela reflète un problème : même si vos mains sont très adroites, si vos yeux ne peuvent pas voir les lésions sous la surface du tissu, vous ne pouvez toujours pas effectuer l’opération correctement et l’opération sera toujours difficile.

La différence entre le corps humain dans les livres et dans l'œil humain

À gauche, ce que vous pouvez voir dans les manuels scolaires. Les tissus et organes humains sont très clairement divisés et le sang a une couleur. À droite se trouve l’image que voit le médecin. Tous les tissus et organes sont empilés les uns sur les autres, ce qui rend impossible la distinction entre les vaisseaux sanguins et les lésions.

Avec les progrès de la technologie, des avancées ont également été réalisées dans le domaine des robots chirurgicaux. Comme le montre l'image, une méthode de coloration est utilisée et l'image est collectée par imagerie fluorescente, afin que le robot chirurgical puisse voir où se trouve la lésion.

Voici une vidéo de la tumeur en train d'être retirée. Pendant l’opération, nous pouvons voir clairement où une intervention chirurgicale est nécessaire.

Bien sûr, il existe une autre technologie, celle de la réalité augmentée. Avant la chirurgie, nous pouvons diagnostiquer certaines lésions par tomodensitométrie et échographie, les présenter en trois dimensions et trouver ces tissus malades, y compris certains vaisseaux sanguins, sur l'image tridimensionnelle, puis les superposer à notre processus chirurgical.

Il permet au robot de savoir où la chirurgie peut et ne peut pas être pratiquée, et d’éviter les zones fonctionnelles et à très haut risque telles que les vaisseaux sanguins et les nerfs. La robotique est une extension de l’œil humain.

Avec l’amélioration des mains et des yeux, nous penserons naturellement à l’amélioration de l’intelligence et du QI des robots.

Terminé : 70 % //////////

« Libérer » le cerveau des médecins

Examen endoscopique

La troisième histoire concerne l’examen endoscopique. L'examen endoscopique consiste à insérer un miroir le long de la cavité humaine pour voir s'il y a des cancers précoces ou des polypes, permettant un diagnostic et un traitement précoces. Imaginez si on vous insérait un tube dans le corps, ce serait très douloureux.

Il s’agit d’une photo d’un patient subissant une intervention endoscopique. En fait, la personne allongée là, c'est moi. Je suis en très bonne santé et je n’ai aucun problème avec mon tube digestif. Nous le faisons parce que nous avons un partenariat avec l’hôpital général de l’Armée populaire de libération de Chine.

Les médecins voulaient que nous fabriquions un robot chirurgical pour les remplacer ou les aider dans le diagnostic et le traitement. J'ai surmonté ma peur et me suis consacré à la recherche scientifique afin de réaliser ce robot. Il y a eu des moments où j’étais nerveux et où j’ai voulu faire marche arrière, mais j’ai quand même persévéré.

Plus tard, en communiquant avec le médecin, il nous a dit qu'en fait, pendant le processus d'intervention endoscopique, l'opération du médecin doit passer par une cavité tortueuse, et son cerveau doit également réfléchir à la manière d'opérer afin d'éviter une traction excessive sur le tissu.

En même temps, il doit également prêter attention à diverses maladies ayant des formes différentes comme celles montrées sur ces images, donc son cerveau est occupé dans une large mesure.

Avec cette analyse, nous avons fait quelques recherches. D’une part, nous espérons créer un robot chirurgical capable de rendre l’opération aussi facile et simple que de jouer à un jeu.

D'autre part, nous espérons ajouter des méthodes d'intelligence artificielle au processus d'acquisition endoscopique, afin qu'il puisse identifier de manière autonome quelles sont les lésions et donner aux médecins des indications. Cela réduira la difficulté de l’opération du médecin et lui facilitera la tâche.

C'était en décembre 2017. Nous avons réalisé pour la première fois une endoscopie digestive sur le corps humain. C'était très facile pour les médecins, qui ont réalisé l'intervention endoscopique comme s'il s'agissait d'un jeu. Au cours de l’intervention, nous avons en fait mesuré en permanence l’ampleur de la force d’intervention entre l’endoscope et le tissu humain afin de maintenir la sécurité de l’opération.

Avec ces technologies, nous nous demandons naturellement si nous pouvons laisser les robots faire cela eux-mêmes.

La vidéo montre l’une de nos tentatives, qui a été très réussie. Le robot peut se déplacer de la bouche humaine au duodénum en fonction d'images, de la perception de la force et du mouvement. Bien sûr, cela se fait dans le modèle.

À travers cet exemple, ce que je veux transmettre, c'est que les robots ont libéré le cerveau humain dans une large mesure, libérant son énergie des opérations techniques et de l'identification des maladies, lui permettant de se concentrer davantage sur la façon de traiter les maladies.

Ce sont les trois aspects que je souhaite transmettre : les robots sont une extension des mains humaines, une expansion des yeux et une libération du cerveau.

Le problème est que beaucoup de mes amis médecins m’ont fortement condamné, disant que je détruisais leur emploi. En fait, je me sens assez lésé. Si nous y regardons attentivement, ce que nous voulons faire, c’est éliminer le besoin d’opérations chirurgicales difficiles dans le monde, et non éliminer le besoin de médecins.

Étant donné que les maladies doivent encore être traitées par des médecins, les robots chirurgicaux ne sont qu’un bon outil auxiliaire pour les médecins. Grâce aux progrès de la technologie, certaines des interventions chirurgicales les plus difficiles auxquelles nous sommes confrontés peuvent désormais être réalisées.

Par exemple, les difficultés d'espace et de temps, comme les premiers secours pour les soldats gardant l'île, leurs opérations peuvent être étendues sur les lieux grâce à la technologie robotique, et les opérations chirurgicales peuvent être réalisées avec précision dans un premier temps. Cela apportera alors également une aide bénéfique et significative à notre santé.

Les médecins sont toujours à la réception, courant contre la montre pour sauver des vies et la santé.

Ils ne sont pas seuls sur ce chemin, nous sommes aussi avec eux, car protéger la vie et la santé humaines est ce à quoi nous aspirons et que nous aimons, et c’est notre mission commune.

Les articles et discours ne représentent que les opinions de l’auteur et ne représentent pas la position du Gezhi Lundao Forum.

« Gezhi Lundao », anciennement connu sous le nom de « SELF Gezhi Lundao », est un forum scientifique et culturel lancé par l'Académie chinoise des sciences. Il est co-organisé par le Centre d'information sur les réseaux informatiques de l'Académie chinoise des sciences et le Bureau de communication scientifique de l'Académie chinoise des sciences, et hébergé par l'Expo de vulgarisation scientifique de Chine. Nous nous engageons à diffuser au-delà des frontières des idées extraordinaires et visons à explorer le développement de la science et de la technologie, de l'éducation, de la vie et de l'avenir dans l'esprit de « l'investigation et de la recherche de connaissances ».