Cross-platform integration of robotic intraoperative ultrasound using system-agnostic drop-in probes: technical feasibility and workflow standardization

Résumé Technique : Intégration Transplateforme de l'Échographie Robotique Intraopératoire

Énoncé du Problème
L'échographie intraopératoire (EIO) est un outil critique pour le guidage d'image en temps réel lors de la chirurgie mini-invasive, pourtant son intégration dans les flux de travail robotiques reste fragmentée. Les solutions actuelles reposent souvent sur des sondes propriétaires spécifiques à une plateforme, ce qui limite l'évolutivité et entrave le transfert de compétences entre différents systèmes robotiques. Les tiges rigides des sondes échographiques laparoscopiques traditionnelles contraignent les angles d'acquisition et rendent la manipulation intracorporelle difficile. Bien que les sondes « drop-in » (caractérisées par un câble flexible et un clip pour les pinces robotiques) offrent une solution, l'absence d'un flux de travail standardisé et indépendant du système à travers diverses architectures robotiques constitue un obstacle à l'adoption généralisée de l'Échographie Robotique Intraopératoire (ERIO). Il est nécessaire de déterminer si un cadre procédural unique peut être appliqué avec succès sur des plateformes robotiques multi-ports architecturalement distinctes en utilisant un matériel agnostique au système.

Méthodologie
Cette étude de faisabilité technique a été menée au centre de recherche et de formation de l'IRCAD à Strasbourg, France, dans un cadre expérimental non clinique avec un fantôme abdominal pour l'échographie. L'étude a évalué la reproductibilité d'un flux de travail ERIO standardisé en six étapes sur quatre systèmes chirurgicaux robotiques multi-ports distincts :

1. da Vinci Xi (Intuitive Surgical)
2. Hugo™ RAS (Medtronic)
3. Toumai (MicroPort® MedBot™)
4. hinotori™ (Medicaroid Corporation)

Équipement et Protocole :

• Système d'échographie : ARIETTA 750VE (FUJIFILM Healthcare Corporation).
• Sondes : Deux sondes linéaires « drop-in » agnostiques au système ont été testées : la L43K (12–2 MHz, empreinte de 26 mm) et la L51K (15–3 MHz, empreinte de 13 mm). Les deux présentent des câbles flexibles et des clips conçus pour les pinces robotiques standards.
• Fantôme : Un fantôme abdominal validé US-3 IOUSFAN logé dans un simulateur de boîte (box trainer) pour simuler des configurations de trocarts et des structures anatomiques réalistes.
• Flux de travail : Un protocole structuré en six étapes a été appliqué de manière identique sur toutes les plateformes :
  1. Positionnement de la machine d'échographie par rapport au chariot robotique et à la console.
  2. Vérifications de sécurité avant activation (fixation de la sonde, routage du câble, interférence des bras).
  3. Configuration des trocarts (en utilisant un trocart accessoire supplémentaire de 12 mm).
  4. Insertion de la sonde sous vision endoscopique directe.
  5. Configuration de la console et intégration de l'affichage de l'image.
  6. Sélection des instruments et manipulation de la sonde à l'aide de pinces robotiques standards.

Résultats Clés
L'étude a démontré avec succès qu'un flux de travail ERIO standardisé est réalisable et reproductible sur les quatre plateformes évaluées.

• Intégration du Matériel : Les deux sondes « drop-in » ont été insérées et manipulées de manière intracorporelle sur tous les systèmes sans détachement de la sonde, enchevêtrement de câbles ou interférence des bras robotiques. La sonde plus petite L51K offrait des avantages dans les espaces confinés, tandis que la L43K fournissait une qualité d'image supérieure pour les structures plus larges.
• Affichage de l'Image : L'imagerie B-mode en temps réel a été affichée avec succès sur la console du chirurgien sur chaque système, bien que les modalités d'intégration diffèrent :
  • da Vinci Xi : Utilisation du TilePro™ natif pour un affichage simultané en écran divisé.
  • Hugo™ RAS : Nécessite un flux de travail externe utilisant l'écosystème Touch Surgery™ DS1 pour transmettre le signal vers un moniteur auxiliaire adjacent à la console.
  • Toumai : Utilisation de la fonctionnalité native Picture-in-Picture (PiP) pour superposer l'échographie sur la vue endoscopique.
  • hinotori™ : Emploi d'une fonctionnalité d'écran divisé ou de vue triple via la connexion de la tour du système.
• Instrumentation : Une préhension et une manipulation stables ont été obtenues à l'aide d'instruments robotiques standards sur toutes les plateformes. Bien que les pinces préférées varient selon le système (ex : forceps bipolaires Maryland pour da Vinci Xi, forceps Cadiere pour Hugo RAS et Toumai, forceps de préhension polyvalents pour hinotori), aucune différence significative de stabilité de la prise du clip n'a été observée entre les deux modèles de sondes.
• Cohérence : Les étapes procédurales clés (positionnement de la machine, stratégie de trocart, insertion de la sonde) sont restées cohérentes entre les systèmes, les différences se limitant à l'agencement de la salle, à la modalité de visualisation et aux préférences d'instruments spécifiques.

Principales Contributions

1. Première Démonstration Multi-Plateforme : Il s'agit de la première démonstration technique d'un flux de travail ERIO réalisé sur quatre systèmes robotiques architecturalement distincts sous des conditions expérimentales identiques.
2. Protocole Standardisé : L'étude a établi un protocole reproductible en six étapes, agnostique à la plateforme, qui traite les spécificités techniques de chaque système tout en maintenant un cadre procédural commun.
3. Viabilité Agnostique au Système : La recherche valide que les sondes « drop-in » agnostiques au système peuvent faciliter le transfert de compétences interplateformes, réduisant ainsi la charge économique et technique liée au développement de matériel propriétaire pour chaque fabricant de robots.
4. Ressources Éducatives : L'étude a généré quatre matériels de référence structurés, sous forme de vidéos, documentant le flux de travail complet pour chaque plateforme, destinés à soutenir la formation des chirurgiens et l'intégration de l'ERIO dans les cursus de chirurgie robotique.

Signification et Revendications
L'article affirme qu'un flux de travail ERIO reproductible et agnostique à la plateforme est techniquement réalisable, suggérant que la maîtrise de la manipulation de l'échographie robotique peut être transférable d'un système robotique à l'autre sans nécessole de cursus d'apprentissage entièrement distincts. Cette conclusion comble une lacune critique dans le domaine, évitant potentiellement la création de « silos spécifiques à la plateforme » qui limitent l'adoption de l'échographie peropératoire.

Les auteurs soulignent que ce travail pose les bases procédurales pour de futures applications en téléchirurgie et en télé-mentorat, où un opérateur distant pourrait manipuler une sonde « drop-in » sous guidage d'image pendant qu'un chirurgien principal opère. De plus, l'étude postule que l'ERIO peut partiellement compenser l'absence de retour haptique en chirurgie robotique en fournissant une couche supplémentaire d'informations visuelles pour la caractérisation des tissus et la localisation des lésions.

Les auteurs restent modestes quant à leurs affirmations, reconnaissant que l'étude était limitée à un modèle fantôme et n'incluait pas de systèmes à port unique ni de simulations de téléchirurgie formelles. Ils soulignent que, bien que le cadre procédural soit transférable, la transférabilité interplateforme des compétences d'interprétation sonographique nécessite des investigations formelles supplémentaires. L'étude conclut que la documentation vidéo standardisée et le matériel agnostique au système représentent une étape pratique vers une chirurgie robotique collaborative et guidée par l'image.