Réalité augmentée : la chirurgie du futur

Publié le 19 Décembre 2016 à 17h20 par Hélène Joubert, journaliste scientifique
Comment opèrerons-nous demain ? La réalité augmentée est l’avenir de la chirurgie. Elle se développe notamment en chirurgie digestive pour deux raisons : la grande fréquence de ces interventions et la difficulté d’opérer de façon mini-invasive des organes opaques et mouvants. Le Pr Patrick Pessaux, auteur de premières mondiales dans la chirurgie augmentée nous explique tout.
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La réalité augmentée en chirurgie digestive : imagerie 3D, simulation et navigation

Lorsque les nouvelles technologies se combinent aux toutes dernières techniques chirurgicales innovantes, notamment avec le procédé de réalité augmentée, le mode opératoire du futur se concrétise.

Car le challenge chirurgical est d’opérer le plus possible les organes par voie mini-invasive c’est-à-dire par endoscopie ou cœlioscopie ; l’accès à la zone à traiter se fait via de petites ouvertures (trocarts) et non plus de larges incisions de la peau, abdominales par exemple comme c’est le cas en chirurgie ouverte. Les chirurgiens opèrent donc en perdant l’un de leur sens qui est « le toucher », et compensent par la vue à travers une caméra portée par l’endoscope. Mais dans de nombreux cas, la précision n’est pas suffisante. C’est là que la modélisation informatique en trois dimensions intervient.

La réalité augmentée associe plusieurs étapes :

  • 1ère étape : à partir des clichés d’imagerie scanner ou IRM (imagerie par résonnance magnétique), des logiciels informatiques de reconstruction en 3 dimensions dessinent un "clone" numérique du patient et en particulier de l’organe à opérer et de son environnement.

  • 2nde étape : le chirurgien peut s’entraîner sur ce clone virtuel, au moyen d’outils informatiques qui permettent de réaliser une chirurgie virtuelle. C’est la simulation du geste opératoire.

  • 3ème étape, celle de réalité augmentée : lors de l’opération chirurgicale, les images virtuelles du patient se superposent sur la vue fournie par la caméra de l’outil de chirurgie endoscopique. Le chirurgien peut donc voir sur un même écran, en transparence, au travers des organes, ces reconstructions 3D qui le guident pendant l’intervention. Le patient devient virtuellement transparent afin que le chirurgien puisse localiser les vaisseaux et les tumeurs qu’il ne pouvait auparavant percevoir autrement que par le toucher. Il peut même choisir de superposer sa simulation pour optimiser le geste chirurgical.

Pr Patrick Pessaux, chirurgien Hépato-bilio-pancréatique à l’Institut Hospitalo-Universitaire (IHU) de Strasbourg : « La réalité augmentée est une innovation en phase de perfectionnement. D’ici 5 à 10 ans, obtenir un guidage du geste chirurgical par réalité augmentée suffisamment fiable dans la chirurgie digestive sera réaliste pour plusieurs organes. La réalité augmentée deviendra le quotidien dans les blocs opératoires. Pour les chirurgies osseuses, cette navigation par réalité augmentée est déjà en train de s’implanter en routine (prothèses de hanche etc.) ».

Foie, vésicule biliaire et pelvis : ce qu’apporte la chirurgie augmentée

Le Pr Pessaux a plus de 150 opérations chirurgicales à son actif, réalisées à l'aide de la réalité augmentée principalement sur le foie (tumeurs), sur la vésicule biliaire et au niveau du bassin (pelvis, rectum) depuis 2013 à l’IHU de Strasbourg. Seules deux autres structures en France - le CHU de Grenoble et l'institut Mutualiste de Montsouris à Paris - étudient ces innovations. Pour l’instant, ces chirurgies visent à valider et à perfectionner la technique.

Le foie est un organe totalement opaque que l’on opère de plus en plus souvent par cœlioscopie. Or, sur un organe aussi opaque, il devient difficile de repérer les tumeurs à retirer. La réalité augmentée permet un réel guidage du geste chirurgical.

Pr Patrick Pessaux : « Nous utilisons aussi la chirurgie augmentée pour réaliser une opération aussi banale que l’ablation de la vésicule biliaire (cholécystectomie). Pour autant, l’anatomie des voies biliaires diffère considérablement entre les individus et la difficulté est de suturer le canal qui sort de la vésicule biliaire sans provoquer de plaies au niveau de la voie biliaire principale. On dénombre environ 2 000 complications par an en France sur 100 000 opérations de la vésicule. La réalité augmentée, en permettant de visualiser en transparence l’anatomie du foie et des voies biliaires est alors très utile. Nous avons monté une étude chez 60 patients avec cette technique de réalité augmentée qui a permis de mettre en évidence une détection rapide de l’anatomie avec cette technique (données non encore publiées) ».

Guérir le malade tout en préservant sa qualité de vie

Reprise de l’activité globale beaucoup plus rapide qu’en chirurgie classique, durées d’hospitalisation raccourcies, avantages cosmétiques évidents, douleurs post-opératoires réduites… la liste des avantages pour le patient de cette chirurgie mini-invasive par réalité augmentée est sans appel.

Mais ce geste chirurgical plus précis permet surtout de préserver la qualité de vie du patient en limitant le retentissement fonctionnel de la chirurgie. En effet, certaines interventions exposent à des effets secondaires bien connus et qu’il faut maîtriser et éviter. Les nouvelles technologies et le numérique peuvent en être des outils essentiels.

Autre exemple, toujours au niveau de la chirurgie digestive, celle du pelvis est délicate car il faut préserver un ensemble de nerfs autour du rectum ou de l’endomètre (plexus nerveux) au risque de provoquer des troubles uro-génitaux par la suite (incontinence, dysfonction érectile, éjaculation rétrograde, troubles urinaires etc.). Visualiser sur le modèle 3D en transparence tous ces plexus nerveux permet de les préserver au maximum. Ceci est aussi possible grâce aux IRM dernière génération qui repèrent les nerfs, ce qui n’était pas le cas auparavant.

Le risque hémorragique est lui aussi diminué. Le chirurgien visualise par transparence l’ensemble du réseau veineux et peut alors, lorsqu’il travaille sur le foie, un organe richement vascularisé, ligaturer très précisément les veines pour limiter l’hémorragie liée au geste opératoire.

L’enjeu de la chirurgie connectée : opérer des organes en mouvement

Il reste encore quelques problèmes techniques à résoudre. En effet, le foie est un organe en perpétuel mouvement du fait de la respiration. Or la reconstruction 3D est effectuée à partir de scanner ou d’IRM fixes. Déjà, deux difficultés viennent d’être résolues : l’adaptation du modèle 3D à la position adoptée par le patient sur la table d’opération et la mise au point d’un suivi automatique du modèle 3D selon les mouvements respiratoires du patient. Dernière difficulté en cours d’étude, obtenir la déformation en temps réel du modèle 3D lorsque le chirurgien effectue une déformation de l’organe, voire scinde le foie en deux parties. Ce sont les challenges des équipes de recherche dirigées par le Pr Luc Soler de l’IRCAD et l’IHU de Strasbourg.

Pr Patrick Pessaux : « Ces déformations que subissent les régions à opérer sont des obstacles qui n’ont rien d’insurmontable. La chirurgie augmentée arrivera rapidement en routine pour des opérations sur la vésicule biliaire ou le pelvis, des organes peu en mouvement. Pour le foie en revanche, il faudra attendre pour mieux affiner le geste ».

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Source : D’après un entretien avec le Pr Patrick Pessaux, chirurgien Hépato-bilio-pancréatique, Service de Chirurgie Digestive et Endocrinienne, Hôpitaux Universitaire de Strasbourg, IHU de Strasbourg, à l’occasion du 118ième Congrès de l'AFC (Association Française de Chirurgie).