Ecarteur de côtes automatique: une méthode douce destinée à la chirurgie.

Une société américaine de haute technologie a développé un écarteur de côtes automatique qui limite les douleurs post-opératoires du patient et améliore la régénération des tissus. Des moteurs maxon à couple élevé assurent un mouvement du dispositif sans à-coup.

Même si cela vous paraît incroyable, certains des instruments utilisés aujourd'hui en chirurgie invasive ont été développés dans les années 1930 et n'ont pas été fondamentalement améliorés depuis. Dans la plupart des cas, ces outils sont adaptés à la tâche prévue, même si la guérison reste longue. Ceci se vérifie en particulier lors des interventions au thorax, comme par exemple des opérations cardiaques ou pulmonaires. Deux méthodes sont utilisées actuellement pour ouvrir la cage thoracique de manière suffisamment large pour que le médecin puisse opérer à l'intérieur: la thoracotomie (incision de la cage thoracique) et la sternotomie (incision rectiligne du sternum). Une thoracotomie permet d'accéder à l'intérieur de la cage thoracique par une incision pratiquée entre deux côtes. Lors d'une sternotomie, par contre, le chirurgien effectue une incision rectiligne du sternum pour ouvrir la cage thoracique. Dans les deux cas, le chirurgien écarte les côtes ou les deux parties du sternum à l'aide d'un dispositif composé d'une crémaillère équipée d'une manivelle et d'un cliquet de positionnement. Mais l'écartement des côtes exige des forces importantes.

L'équipe de développement de l'entreprise américaine Physcient a découvert que la force requise pour écarter les côtes est grosso modo équivalente au poids du patient. Par conséquent, l'utilisation d'un écarteur peut signifier fracture osseuse, coincement de nerfs, distension d'articulations et entorses, ces symptômes pouvant déboucher sur des lésions post-opératoires durables. La société Physcient (Durham, Caroline du Nord) a développé des techniques qui réduisent considérablement les lésions provoquées par l'écartement de la cage thoracique.

Chuck Pell, co-fondateur avec Hugh Crenshaw de la société Physcient, explique: «Notre objectif consistait à résoudre deux problèmes principaux. D'une part, notre écarteur ne devait pas dépasser les dimensions des autres appareils utilisés au bloc opératoire. D'autre part, il devait résister à des stérilisations extrêmement fréquentes.»

«L'écarteur Assuage™ Smart Retractor™ de Physcient a été développé dans le but de résoudre un problème connu depuis longtemps en faisant appel à de nouvelles technologies, et ce, sans pour autant modifier le travail des chirurgiens.» Pell ajoute: «Nous avons étudié la biomécanique tous les deux. Nous essayons par conséquent de transposer nos connaissances du mouvement des créatures vivantes en dispositifs techniques. Nous nous intéressons depuis peu aux instruments chirurgicaux. La chirurgie utilise encore de nos jours de nombreux instruments fabriqués avant que la biomécanique n'ait acquis ses lettres de noblesse.» Selon le «National Heart, Lung, and Blood Institute», plus d'un demi-million d'opérations cardiaques ont lieu chaque année. Si l'on ajoute encore cent mille interventions pulmonaires, les besoins en instruments chirurgicaux mieux adaptés sont une évidence. Le nombre de fractures costales est en constante augmentation à cause de la construction obsolète des écarteurs de côtes et du nombre d'opérations qui ne cesse de croître.

Crenshaw et Pell ont constaté que les forces appliquées par les écarteurs de côtes n'ont fait l'objet que de peu de recherches; ils ont donc constitué une équipe chargée de mesurer les effets des écarteurs et de développer une technologie destinée à réduire les lésions qu'ils provoquent. Les os sont souples et peuvent subir des courbures importantes avant de se briser. Mais ce paramètre dépend de la vitesse à laquelle l'écarteur se déplace. Si une côte subit une courbure brusque – comme cela se produit souvent avec un écarteur à manivelle – elle peut se briser. Car l'extension des fibres osseuses ne peut avoir lieu que très progressivement. Les capteurs intégrés dans l'écarteur automatique de côtes Assuage™ permettent de détecter très facilement toute instabilité des fibres. Cette information est alors renvoyée à l'instrument, qui réagit immédiatement aux conditions constatées dans le tissu. Ce circuit de régulation en retour du moteur doit être extrêmement précis et absolument fiable pour pouvoir être utilisé dans des appareils médicaux.

Des moteurs maxon à couple élevé assurent des mouvements souples

Physcient a construit son premier prototype à partir d'un moteur maxon. Le moteur devait répondre en particulier à un critère: ne présenter aucun couple de saillance à vitesse réduite. Car l'écarteur de côtes doit se déplacer en douceur et sans à-coups afin de réduire au minimum l'impact sur le patient. Les moteurs à courant continu sans balais fonctionnent tout simplement avec une batterie. Une commande à système de capteurs permet de contrôler l'écartement avec une grande précision. Physcient a choisi des moteurs à couple élevé pour contenir les forces importantes en jeu. «Les moteurs maxon que nous utilisons doivent non seulement contrôler les forces d'écartement les plus fortes jamais mesurées dans l'histoire de la médecine, mais aussi fonctionner avec la plus grande précision afin de réduire au minimum les risques de lésion des tendons et des tissus mous», explique Pell.

maxon motor produit une large gamme de moteurs de diamètre compris entre 6 mm et 90 mm destinés aux applications les plus diverses. Les perturbations électromagnétiques sont minimisées grâce à la commutation électronique. Les moteurs à courant continu sans balais sont exempts de balais mécaniques susceptibles d'usure, ce qui leur garantit une durée de vie très longue. Les roulements à billes précontraints et haut de gamme utilisés contribuent également à augmenter la longévité des moteurs.

L'appareil Assuage™ Smart Retractor™ de Physcient prend en compte les propriétés physiques des os et des tissus. Comme dans la plupart des projets de recherche en matière de chirurgie cardiothoracique, des tests ont été effectués sur des porcs car leur système biomécanique est très proche de celui de l'homme. L'équipe Physcient a construit un prototype disposant de deux rangées de dents métalliques courbées, dont chacune appuie sur une côte. Pendant que l'écarteur éloigne automatiquement les côtes l'une de l'autre, le moteur maxon est réglé, à partir des signaux des capteurs, de sorte que l'ouverture est réalisée en douceur. Les expériences ont montré que les douleurs et les lésions provoquées par l'écarteur Physcient sont minimisées par rapport aux situations classiques. On a également constaté que la respiration est moins entravée et que la guérison est plus rapide. Lorsque la production en série de l'écarteur Assuage™ sera lancée, l'équipe de développement Physcient s'attaquera à d'autres appareils médicaux qui n'ont pas évolué depuis longtemps.

L'amélioration des instruments médicaux, chez Physcient, a toujours le bien-être des patients en ligne de mire. La société a prévu d'automatiser et d'améliorer tous les instruments utilisés par les chirurgiens. La mise sur le marché de l'écarteur Assuage™ Smart Retractor™ est prévue en 2013.

 © maxon motor ag

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