Des chercheurs de l’École d’ingénierie de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) ont réussi à concevoir le plus petit robot biomédical multifonctionnel au monde, dont la taille est réduite de 60 % par rapport aux modèles existants.
Ce robot est capable de réaliser des imageries, de se déplacer avec une grande précision et d’effectuer diverses opérations telles que l’échantillonnage, l’administration de médicaments et l’ablation au laser. Il présente des performances d’imagerie compétitives et une capacité de détection d’obstacles multipliée par dix, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour des applications robotiques dans des zones étroites et complexes du corps humain, telles que les bronches des poumons et les oviductes.
Avec un profil mince de seulement 0,95 mm, soit 60 % plus petit que les robots endoscopiques actuels, ce robot a réussi à réaliser une combinaison “impossible” en intégrant simultanément trois spécifications majeures dans un seul dispositif. Il offre des performances d’imagerie compétitives et augmente la portée de détection des obstacles jusqu’à environ 9,4 mm, représentant une amélioration significative par rapport aux limites théoriques. De plus, il permet d’atteindre une précision de mouvement exceptionnelle (inférieure à 30 µm) et d’élargir considérablement la zone d’imagerie, atteignant environ 25 fois la vue initiale, selon les informations fournies par HKUST.
SHEN Yajing, professeur associé au département d’ingénierie électronique et informatique (ECE), et son équipe ont réussi à concevoir un robot de très petite taille grâce à quatre éléments essentiels. Ce robot intègre un réseau de fibres optiques pour la capture d’images à l’intérieur du corps, un dispositif sur mesure pour administrer des traitements avec précision, un squelette creux pour maintenir les fibres et les instruments en position, ainsi qu’une peau fonctionnalisée permettant un contrôle minutieux des mouvements.
Le squelette creux est fabriqué à l’aide d’une imprimante 3D à échelle microscopique, tandis que la peau fonctionnalisée est obtenue par une méthode de pulvérisation magnétique, garantissant ainsi que le robot conserve ses dimensions réduites et glisse aisément durant les interventions. De plus, il est recouvert d’une couche extérieure semblable à un gel qui diminue les frottements.
L’équipe a effectué des tests de ce robot sur des modèles bronchiques in vitro ainsi que sur des poumons porcins ex-vivo, prouvant ainsi sa capacité à naviguer efficacement dans des espaces confinés tout en capturant des images nettes et en réalisant des traitements dans des zones difficiles d’accès.
Le professeur Shen a souligné que ce robot innovant offre un potentiel considérable pour les applications cliniques. “Les robots miniaturisés à usage continu sont prometteurs pour le diagnostic et les traitements interventionnels, mais les modèles actuels rencontrent souvent des difficultés à être compacts, à naviguer avec précision et à visualiser le traitement fonctionnel simultanément.
Notre recherche propose une avancée significative pour le développement d’un robot chirurgical capable de réaliser un diagnostic précoce et d’atteindre des objectifs thérapeutiques dans des zones corporelles difficiles d’accès. Avec les avancées technologiques en cours, nous sommes convaincus que le robot fibroscopique jouera un rôle encore plus important.”
Les petits robots continus, grâce à leur aptitude à évoluer dans des espaces restreints tout en assurant une récupération rapide et un risque d’infection minimal, ont été employés dans le traitement de diverses pathologies, y compris les affections cardiaques, par le biais de l’implantation de stents et de cathéters d’électrophysiologie.
Ils ont également été utilisés pour réparer des perforations causées par des ulcères gastriques et duodénaux via la laparoscopie à port unique, parmi d’autres applications. Forts de cette innovation réussie, l’équipe de recherche envisage d’améliorer encore les caractéristiques du robot afin de les rendre plus adaptées à la pratique clinique.
“Nous avons pour objectif d’optimiser la conception et le contrôle du robot fibroscopique, en mettant l’accent sur la sécurité et la fiabilité lors des interventions chirurgicales. Nous sommes impatients de réaliser des essais in vivo pour valider ses performances dans des contextes cliniques”, a déclaré le Dr ZHANG Tieshan, boursier postdoctoral à la HKUST. Il figure parmi les deux premiers auteurs de l’étude, aux côtés du Dr LI Gen. YANG Xiong, professeur assistant de recherche, et ZHAO Haoxiang, doctorant, également issus du département ECE, sont les autres coauteurs de cette recherche. Les résultats de cette étude ont été récemment publiés dans la revue Nature Communications.
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