Des chercheurs et ingénieurs de l’université de Leeds ont mis au point un minuscule robot magnétique capable de prendre des images en 3D à l’intérieur du corps et qui pourrait révolutionner la détection précoce du cancer. Selon ces scientifiques, c’est la première fois qu’il est possible de générer des images ultrasonores tridimensionnelles à haute résolution à partir d’une sonde placée au plus profond du tractus gastro-intestinal, ou intestin. Cela ouvre la voie à une transformation du diagnostic et du traitement de plusieurs formes de cancer en permettant des "biopsies virtuelles" – des scanners non invasifs qui fournissent des données diagnostiques immédiates, permettant aux médecins de détecter, de stadifier et éventuellement de traiter les lésions en une seule procédure : éliminant ainsi le besoin de biopsies physiques.
La clé du succès de l’équipe, peut-être surprenante, a été l’utilisation d’une forme 3D peu connue, l’oloïde, qui a donné au robot médical magnétique une amplitude de mouvement jusqu’alors impossible – le roulis – essentielle pour une navigation et une imagerie précises à l’intérieur du corps. Un article, publié le 26 mars dernier dans Science Robotics, explique comment l’équipe a intégré la forme oloïde et son mouvement de roulis unique dans un nouvel endoscope magnétique flexible (EMF). Elle l’a équipé d’un petit dispositif d’imagerie à haute fréquence pour capturer des images 3D détaillées des tissus internes. Cette technologie est le fruit d’une collaboration entre des ingénieurs, des scientifiques et des cliniciens de l’université de Leeds, de l’université de Glasgow et de l’université d’Édimbourg. Leeds a dirigé le développement de la robotique et l’intégration de la sonde, tandis que Glasgow et Edinburgh ont fourni la sonde à ultrasons et dirigé la composante d’imagerie.
Pietro Valdastri, professeur et titulaire de la chaire de robotique et de systèmes autonomes et directeur du laboratoire STORM, a coordonné les recherches à l’origine de cet article. Il a déclaré : « Pour la première fois, cette recherche nous permet de reconstruire une image échographique en 3D prise par une sonde à l’intérieur de l’intestin, ce qui n’avait jamais été fait auparavant. Cette approche permet d’analyser les tissus in situ et de diagnostiquer le cancer colorectal, avec des résultats immédiats. Le processus de diagnostic du cancer colorectal nécessite actuellement le prélèvement d’un échantillon de tissu, qui est ensuite envoyé à un laboratoire, et dont les résultats prennent entre une et trois semaines ». Le dispositif d’imagerie – un réseau de micro-ultrasons de 28 MHz – crée une reconstruction 3D à haute résolution de la zone qu’il scanne. À partir de cette reconstruction virtuelle, les cliniciens peuvent réaliser des images en coupe qui imitent celles générées par une biopsie standard, au cours de laquelle un échantillon de tissu est découpé en fines couches et placé sur une lame pour être examiné au microscope.
L’échographie à haute fréquence ou à haute résolution est différente de l’échographie que la plupart d’entre nous connaissent, utilisée pour examiner un fœtus ou des organes internes. La sonde à ultrasons haute fréquence/résolution utilisée dans cette étude permet aux utilisateurs de voir les caractéristiques au niveau microscopique, jusqu’aux détails de la couche tissulaire. Alors que l’échographie 3D peut déjà être réalisée dans les vaisseaux sanguins et dans le rectum, ces travaux ouvrent la possibilité de réaliser des scans 3D plus profondément dans le tractus gastro-intestinal.
Nikita Greenidge, chercheuse de troisième cycle, membre du laboratoire STORM de Leeds, à l’école d’ingénierie électronique et électrique, est l’auteur principal de l’article. Elle explique : « En associant notre robotique avancée à l’imagerie médicale par ultrasons, nous faisons progresser cette innovation d’un cran par rapport à la coloscopie traditionnelle, en permettant aux médecins de diagnostiquer et de traiter en une seule procédure – éliminant ainsi l’attente entre le diagnostic et l’intervention. Cela rend non seulement le processus plus confortable pour les patients, mais réduit également les temps d’attente, minimise les procédures répétées et atténue l’anxiété liée à l’attente des résultats d’un cancer potentiel ». Elle a ajouté : « Le cancer colorectal est l’une des principales causes de décès liés au cancer au Royaume-Uni et dans le monde, mais s’il est détecté à un stade précoce, il est très facile à traiter. Cette recherche présente une nouvelle approche qui pourrait améliorer considérablement le diagnostic précoce grâce à une approche peu invasive et pourrait également, à l’avenir, faciliter l’administration de médicaments ciblés déclenchée par ultrasons pour un traitement plus efficace ».
L’endoscope magnétique oloïde (OME) a été imprimé en 3D à partir de résine et ne mesure que 21 mm de diamètre, soit environ la taille d’une pièce de 1 pence, ce qui signifie que le robot peut encore rouler, mais qu’il est d’une taille et d’une conception pratiques pour des applications cliniques telles que la coloscopie. Ses mouvements ont été testés sur une série de surfaces simulant les structures du côlon, de l’œsophage et de l’estomac.
Pour faire progresser la technologie en vue d’essais sur l’homme, l’équipe a d’abord effectué des tests sur un côlon artificiel, puis des études sur des porcs, une étape nécessaire pour répondre aux exigences réglementaires en vue de l’homologation d’un dispositif médical. Ils ont utilisé un aimant permanent externe à commande robotique, une plate-forme développée précédemment à Leeds qui permet de contrôler l’OME à l’aide d’un joystick et de manière autonome. La navigation était assistée par des images provenant d’une caméra intégrée et d’un système de localisation magnétique.
University of Leeds : https://www.leeds.ac.uk/main-index/news/article/5757/mini-rolling-robot-takes-virtual-biopsies
