Il y a deux ans et demi, les employés de THINK Surgical, une société de développement de chirurgie robotique située à Fremont, en Californie, nettoyaient une unité de stockage près de leur siège social lorsqu'ils ont trouvé un objet qui semblait être un vieux bras de robot.
En regardant de plus près, Micah Forstein, un directeur adjoint de la société, s'est rendu compte que le bras était un reste, un prototype d'invention qui avait changé la chirurgie de remplacement d'articulation pour toujours.
Baptisé Robodoc, ce système robotique innovant permet aux chirurgiens d’effectuer des chirurgies compliquées de la hanche et du genou avec une précision accrue à l’aide de tomodensitogrammes convertis en images virtuelles tridimensionnelles à des fins de planification préopératoire et de forage guidé par ordinateur. L'outil a été utilisé dans plus de 28 000 procédures dans le monde.
Désormais, le prototype entièrement récupéré de 1989 sera à jamais commémoré dans les collections du Musée national d'histoire américaine du Smithsonian.
«Il est important pour nous de nous rappeler les jalons de la technologie médicale», déclare Forstein.
Le prototype ROBODOC au Musée national d'histoire américaine. (NMAH / SI) Le robot est une idée originale de feu le vétérinaire Howard "Hap" A. Paul et du chirurgien devenu chirurgien orthopédique William Bargar, qui travaillaient tous les deux à l'université de Californie à Davis, dans les années 1980, lorsque Bargar a reconnu ce qu'il appelle un dilemme arthroplastie totale de la hanche ou chirurgie de remplacement de la hanche.
À cette époque, les implants étaient fixés au corps du patient avec du ciment acrylique, un matériau impermanent qui finissait par se décomposer, renvoyant le patient sous le couteau.
Les chercheurs avaient déjà tenté d'éliminer le besoin de ciment défectueux en utilisant des implants poreux dans lesquels l'os pouvait réellement se développer. Cette évolution résolvait le problème de la détérioration du ciment, mais les implants étaient encore imparfaits car ils n'étaient fabriqués que dans quelques tailles différentes; ils ne correspondaient pas au corps de chaque patient.
"Vous essayeriez de les insérer et certains iraient trop bien", dit Bargar, "ou vous briseriez l'os en l'enfonçant, ou bien certains s'emboîteraient trop et cela tremblerait, il était donc difficile d'obtenir le bonne taille pour chaque patient. J'ai donc eu l'idée de faire ces choses sur mesure. "
En utilisant les données de tomodensitométrie d'un patient ainsi que la technologie de conception / fabrication assistée par ordinateur (CAO / FAO), Bargar pourrait concevoir un implant adapté au corps d'un individu spécifique. Il pourrait ensuite transférer la conception sur une machine de CAO / FAO capable de découper l’implant en métal.
Pendant ce temps, dans une autre partie du campus de UC Davis, Paul étudiait les chirurgies de remplacement des articulations chez les chiens en tant que résident de la School of Veterinary Medicine. Il ne pouvait pas supporter d'élever un chien pour des problèmes communs s'il y avait des alternatives, telles que le remplacement de la hanche. Les deux chercheurs ont uni leurs forces et ont poursuivi leurs recherches sur les implants chez le chien.
Mais même avec les implants personnalisés, la chirurgie de remplacement articulaire était imparfaite. Alors que les implants étaient fabriqués sur mesure par une machine, les chirurgiens creusaient toujours les cavités dans les os des patients à la main, souvent de manière grossière, constituant des obstacles pour l’insertion des implants et ouvrant la voie à des conséquences néfastes, telles que l’éclatement des os.
Les chercheurs ont utilisé le ROBODOC dans 23 interventions chirurgicales chez le chien avant de tenter de l'utiliser sur un humain. (NMAH / SI) Sur un vol de retour en provenance de Nice, en France, où ils avaient présenté leurs recherches sur les implants personnalisés, Bargar et Paul ont proposé leur idée suivante: utiliser un robot pour découper la forme inverse de l'implant chez le patient pour un ajustement parfait.
Mais les domaines de recherche de la robotique et de l'informatique s'étaient développés indépendamment les uns des autres et apprendre à un robot à se comporter comme une machine de CAO / FAO était un nouveau concept. Après que des appels auprès de nombreux fabricants de robotique aient laissé les chercheurs dans une impasse, le père de Bargar, un ancien employé d'IBM, l'a mis en contact avec un groupe du laboratoire de recherche IBM Thomas J. Watson. Là, les chercheurs avaient développé un langage machine automatisé mais ne l'avaient pas encore appliqué dans le monde réel.
C'était le match parfait et en 1986, les chercheurs ont commencé à collaborer sur le premier et le seul système de chirurgie robotique actif. À l'instar de la machine de CAO / FAO utilisée pour la fabrication des implants, le robot suit les instructions du chirurgien, qu'il reçoit d'un ordinateur, à l'aide de ce langage développé par IBM.
«Il faut avoir une idée, il faut être naïf et ça aide aussi d'avoir de la chance», dit Bargar.
Ils ont baptisé leur robot, Robodoc, en hommage au populaire film RoboCop de 1987. Vers 1990, avec le soutien d’IBM, Paul et Bargar fondèrent la société Integrated Surgical Systems et persuadèrent la FDA de lui permettre de réaliser une étude de faisabilité sur un humain en novembre 1992. Entre Integrated Surgical Systems et IBM, dix brevets (numéros 5769092, 5776136, 5806518, 5824085, 6033415, 6322567, 6430434, 5951475, 6415171 et 6747646) représentant différents composants de l’invention dans son ensemble.
Ils avaient déjà utilisé le robot lors de chirurgies sur 23 chiens et, bien qu'ils aient eu quelques difficultés à configurer la machine pour la première intervention humaine, ils ont réussi et prouvé la sécurité de la machine.
La FDA leur a ensuite autorisé à effectuer neuf chirurgies supplémentaires dans le cadre d'une étude multicentrique (Paul a participé à six des chirurgies de test, mais il est décédé tragiquement de la leucémie la veille de la dernière opération de test de l'étude).
Grâce à ces études, ils ont pu prouver que le robot avait aidé à une chirurgie plus précise du remplacement articulaire, mais que la procédure avait pris plus de temps qu'une chirurgie traditionnelle, entraînant une perte de sang plus importante. Ils ont été en mesure de modifier le processus avec les suggestions d'un médecin allemand qui avait commencé à utiliser le dispositif à peu près au même moment où l'équipe de Bargar avait commencé les études multicentriques de la FDA (l'UE disposait d'un ensemble de normes différent qui permettait l'utilisation de ce dispositif en Europe. avant son utilisation aux États-Unis).
Mais pour intégrer les changements, la FDA a demandé à l'équipe de mener à bien une autre série d'essais et, en 2006, la société était à court de fonds. Ils ont fermé leurs portes jusqu'en 2007, date à laquelle une société coréenne appelée Curexo, la société mère de THINK Surgical, est arrivée et a fourni les fonds nécessaires à la réalisation de l'étude.
La FDA a finalement approuvé le Robodoc l'année suivante et, à ce jour, le système reste le seul système de chirurgie robotique actif (c'est-à-dire que le robot effectue lui-même la procédure en suivant les ordres du chirurgien) utilisé aux États-Unis pour la chirurgie orthopédique.
Le ROBODOC a été le premier robot actif utilisé en chirurgie. (NMAH / SI) Judy Chelnick, conservatrice adjointe à la division de médecine et de science du musée, suivait l'évolution de la technologie de la chirurgie robotique depuis des années lorsque Forstein a contacté la Smithsonian Institution après avoir découvert le prototype. Chelnick savait qu'elle voulait collecter un appareil médical robotique, mais il lui restait encore à décider lequel.
Après avoir vu le robot en personne à Frémont et étudié l'histoire de Robodoc, elle a décidé que c'était le plus important à collectionner en premier, parce que c'était le premier.
“C'est historique. Je le vois comme l'évolution de la chirurgie. Ceci est juste une autre façon de pratiquer une chirurgie », dit Chelnick.
En novembre 2016, le Musée national d'histoire américaine a officiellement intronisé le Robodoc dans ses collections permanentes de sciences et de médecine. Bargar, âgé de 72 ans, qui était présent à la cérémonie d'inauguration, qualifie cette donation de «capper» pour le Smithsonian. «C'est un immense honneur. C'est probablement la plus grande réalisation de ma vie », dit-il.
