Comment déplacer les robots chirurgiens ?

Il existe de nombreuses recherches basées sur l’idée de petits robots susceptibles d’être avalés, puis capables, une fois dans l’appareil digestif, d’accomplir diverses tâches comme effectuer des diagnostics, voire exécuter un traitement. Il ne s’agit pas vraiment de « nanorobots », car leurs dimensions se situent bien au-dessus du nanomètre, mais il s’agit néanmoins de machines extrêmement petites.

L’exemple de plus connu de ce genre de système est la mini-caméra capable de prendre des photos de l’intérieur de l’organisme après avoir été ingérée. La société israélienne Given Imaging, qui a créé ce type de caméra, travaille actuellement à la rendre pilotable à distance. Un autre groupe, celui de Paolo Dario à Pise, travaille sur la capacité de donner à ces robots caméramen de petites « jambes » analogues à celles des insectes afin de leur permettre de se déplacer le long du tube digestif.

Naturellement, de nombreux chercheurs sont tentés de donner à ces mini-robots des pouvoirs accrus, allant plus loin que la simple collecte d’images. Mais leur taille augmenterait en conséquence, ce qui rendrait leur ingestion plus délicate.

Une solution serait de procéder à un autoassemblage : le patient pourrait avaler séparément les différents modules du robot médical, et ceux-ci pourraient alors se réunir à l’intérieur de l’estomac, où ils disposeraient pour travailler d’un espace plus large. C’est l’objectif que cherche à réaliser un groupe paneuropéen, Ares (auquel collabore d’ailleurs les français de l’Inria).

Mais l’autoassemblage n’est pas une opération aisée à concevoir. Il faut que les différents composants aient le maximum de chances de se retrouver, puis de s’assembler de la bonne manière. Les chercheurs de l’Institut de robotique et des systèmes intelligents, à l’Institut fédéral (ETH) de Zurich, qui participent au projet Ares, ont décidé pour cela d’utiliser de petits aimants susceptibles d’attirer les modules les uns vers les autres. Ils ont construit un simulacre d’estomac rempli de liquide, ont élaboré 12 configurations possibles pour les modules, en faisant varier la taille, le type d’aimant et la position, et ont effectué une batterie de cinquante tests pour chacune de ces configurations. Comme le montre cette vidéo, les chercheurs sont arrivés à mettre au point un arrangement ayant 90 % de chances de s’assembler avec succès…

Les aimants présentent l’avantage de ne pas exiger d’énergie externe pour réaliser l’autoassemblage. Mais l’énergie continue cependant à constituer un problème pour un tel projet. Une simple caméra-pilule voit déjà son volume occupé à 60 % par des piles. Si les robots se mettent à se déplacer, voire à effectuer des opérations, l’afflux d’énergie exigé impliquera l’usage de piles bien plus grosses que permises.

Il faut donc impérativement trouver d’autres ressources. L’une des possibilités est de fournir cette énergie de l’extérieur. Pour cela, on pourrait utiliser des champs magnétiques, encore eux, capables de guider le robot. A Montréal, l’équipe du laboratoire de nanorobotique de Sylvain Martel envisage d’utiliser des machines à Imagerie par résonance magnétique (IRM). Avantage, la plupart des hôpitaux possèdent déjà cet appareil. Inconvénient, les champs générés par l’IRM ne sont pas en mesure de guider des objets de moins de 250 micromètres, bien qu’une version perfectionnée pourrait aller jusqu’à 50 micromètres. Cela signifie que certains conduits du corps humain, comme les vaisseaux sanguins, demeureront inaccessibles.

Une autre solution consisterait à utiliser des êtres vivants, des bactéries, pour guider la micromachine. Une technique envisagée par Metin Sitti, déjà mentionné dans nos colonnes. Reste alors à savoir comment piloter ces bactéries. Alors que Sitti envisage de guider les robots avec des produits chimiques que ces microbes pourraient suivre à la trace, Sylvain Martel et son équipe envisagent d’utiliser des bactéries « magnétotactiques » susceptibles de s’orienter en fonction des champs magnétiques.

Via The Economist et la Technology Review.

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