Un ver robotisé : la technologie dernier cri pour soigner les AVC

INNOVATION Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé un robot miniaturisé, souple et très flexible, capable de naviguer dans les vaisseaux sanguins étroits et sinueux du cerveau humain. Semblable à un ver, il peut être guidé magnétiquement pour éliminer les caillots sanguins qui bouchent les artères, ou encore pour traiter les anévrismes et les accidents vasculaires cérébraux.

26 septembre 2019

Aujourd'hui, pour retirer le plus rapidement possible un caillot sanguin dans le cerveau d'un patient, les médecins pratiquent le plus souvent une endoscopie vasculaire, une intervention peu invasive durant laquelle ils utilisent un cathéter et un fil rigide appelé " guide ". Les deux outils sont insérés dans une artère au niveau de l'aine et acheminés jusqu'au vaisseau bouché dans le cerveau. Au bout du guide, une partie métallique détruit le caillot et le cathéter aspire les morceaux.

Cette intervention, qui peut aussi servir à administrer un médicament, est toutefois risquée pour le patient. Les fils utilisés sont généralement fabriqués à partir d'un noyau d'alliages métalliques recouvert d'un polymère qui peut potentiellement générer une friction et endommager le revêtement des vaisseaux, particulièrement dans les endroits difficiles à atteindre. De plus, ils doivent être manipulés manuellement et le moindre faux mouvement dans un espace aussi restreint peut avoir des conséquences dramatiques.

L'opérant s'expose quant à lui à un excès de rayonnement. Pour qu'il puisse visualiser les vaisseaux sanguins et manier correctement ses outils dans le corps du patient, l'opération exige en effet le recours à la fluoroscopie, laquelle consiste en l'injection dans le sang d'un produit qui se révèle aux faisceaux de rayons X.

Un bijou technologique

Pour résoudre ces problèmes, une équipe du MIT a considérablement amélioré la procédure endovasculaire. Elle vient de mettre au point un robot miniaturisé, ayant la forme d'un petit ver, capable de détruire plus facilement le caillot responsable de l'obstruction.

Concrètement, il s'agit d'un fil qui peut se faufiler dans les voies étroites et sinueuses caractéristiques du système vasculaire cérébral. Le noyau du fil robotisé est fait d'un alliage nickel-titane, ou " nitinol ", matériau à la fois souple et élastique. Il est enduit d'une pâte caoutchouteuse dans laquelle des microparticules magnétiques ont été incorporées pour le guidage.

Ensuite, une peau d'hydrogel, un matériel biocompatible principalement constitué d'eau, est appliquée pour englober le fil et le revêtement magnétique. Épaisse de quelques nanomètres, cette peau n'affecte en rien la réactivité des particules magnétiques et fournit au fil une surface lisse, ce qui permet d'éviter, pendant qu'il se déplace, les éventuels frottements avec les parois des vaisseaux sanguins du cerveau et donc de ne pas endommager ces derniers.

L'absence de composants durs, de fils ou de poches remplis de liquide, signifie par ailleurs que le robot peut être produit à une échelle submillimétrique, de seulement quelques microns de longueur.

Premiers essais concluants

Les scientifiques ont d'abord guidé leur ver robotique à travers des bagues. Ensuite, ils sont passés à la vitesse supérieure, en le testant dans une réplique grandeur nature de la structure vasculaire du cerveau, pleine d'angles, et de voies sinueuses. Les vaisseaux de silicone étaient remplis d'un liquide simulant la viscosité du sang et les concepteurs ont même réussi à simuler des caillots et des anévrismes. Le prototype a tout de même pu se frayer un chemin avec facilité.

Le fil peut aussi servir à délivrer des médicaments pour empêcher la formation de caillots ou réduire leur taille. Les chercheurs ont même remplacé le noyau en nitinol par un câble en fibre optique capable d'émettre des impulsions laser pour désobstruer les vaisseaux.

Guidage magnétique à distance

La prochaine étape est l'essai sur un cerveau d'animal. Des tests doivent aussi être réalisés pour établir la durée de vie mécanique du robot et la biocompatibilité de ses composants avec le corps humain. L'ingénieur mécanicien Yoonho Kim et ses collègues espèrent qu'ils pourront alors, dans un futur proche, procéder à des essais sur de réels cerveaux humains.

D'autres développements sont attendus. Ainsi, grâce aux mini-aimants implantés au coeur du robot, il est possible qu'à l'avenir, des chirurgiens puissent s'appuyer sur des technologies magnétiques pour déplacer le dispositif dans les artères cérébrales, sans devoir le pousser physiquement et sans être à proximité immédiate du patient. Autrement dit, ils pourraient le diriger à distance depuis l'extérieur du bloc, voire même depuis une ville différente. Cela pourrait s'avérer particulièrement intéressant dans les environnements ruraux, où il y a parfois pénurie de chirurgiens vasculaires, et cela éviterait d'exposer les chirurgiens aux radiations.

Enfin, des variantes sont déjà à l'étude notamment pour une utilisation en chirurgie cardiaque...