La meilleure robotique médicale reflète la contribution des professionnels de santé

Depuis la pandémie de COVID-19 et les pénuries de main-d'œuvre qualifiée qu'elle a révélées, l'intérêt du public pour la robotique (et son utilisation dans l'industrie) s'est accéléré. Désormais, les robots sont particulièrement viables pour les applications médicales de tous types. Les conceptions satisfaisant à ces utilisations prennent la forme de véhicules terrestres autonomes (AGV) de grade professionnel, de stations de test automatisées et de systèmes d'assistance aux patients pour compléter la robotique chirurgicale la plus sophistiquée dans les hôpitaux et autres établissements de soins médicaux. Les robots conçus pour répondre aux applications médicales prennent également la forme d'appareils électroménagers destinés à améliorer la qualité de vie des personnes qui souhaitent conserver leur mobilité et leur indépendance malgré des problèmes médicaux.

Figure 1 : Les robots médicaux prennent diverses formes. Certains automatisent simplement des tâches fastidieuses ou susceptibles d'augmenter le risque d'erreur humaine. (Source de l'image : Getty Images)

Bien que dépassant le cadre de cet article, il convient de noter que certaines conceptions robotiques adaptent bon nombre des avancées technologiques en matière de sécurité domestique (y compris les systèmes vidéo) et de surveillance d'énergie CVC à usage domestique pour la robotique d'assistance médicale, étendant l'interopérabilité pour les systèmes, l'Internet des objets (IoT) et la domotique. Par exemple, certaines technologies IoT sous-jacentes sont désormais utilisées pour aider les personnes âgées vivant à domicile à respecter les horaires de prise de médicaments (parfois compliqués).

Un autre type de robotique médicale en plein essor — celui des exosquelettes — représente la convergence des prothèses, des orthèses et des dispositifs corporels pour aider les personnes âgées ainsi que les employés d'usine et le personnel travaillant dans les entrepôts à éviter les blessures lors de tâches manuelles pénibles. Bon nombre des technologies ici sont issues d'innovations qui ont d'abord été mises au point pour des applications militaires. Presque toutes incluent la connectivité IoT et les réseaux de capteurs pour le retour d'information.

Figure 2 : Les dispositifs Force Sensing Resistor à zone unique série FSR 400 sont des dispositifs à couche épaisse en polymère robustes qui présentent une diminution de la résistance avec une augmentation de la force appliquée. La sensibilité convient à une utilisation dans les interfaces homme-machine, les systèmes médicaux et la robotique. (Source de l'image : Interlink Electronics)

Un marché dynamique prêt à se développer

Dans les hôpitaux et autres établissements médicaux, la robotique permet les opérations suivantes :

• Amélioration de la répétabilité des procédures délicates — comme dans les procédures chirurgicales mini-invasives (MIS) et autres chirurgies assistées par robot
• Exécution de tâches banales pendant des durées inacceptables pour le personnel médical — comme les AGV qui transportent la literie et autre linge dans des installations tentaculaires
• Assistance dans les tâches qui ne sont pas sûres pour les soignants — comme les lève-patients et les lits robotisés pour aider les personnes immobiles à passer du lit à un fauteuil ou inversement
• Renforcement des systèmes automatisés utilisant le suivi des données. Voir la présentation vidéo en ligne sur la manière d'utiliser la RFID pour augmenter la sécurité des patients et protéger les revenus pour en savoir plus sur ce sujet
• Collecte et livraison autonomes de médicaments et d'échantillons de laboratoire (en s'appuyant sur les données sécurisées des patients)

Ces avancées peuvent améliorer l'étendue des capacités des infirmières, des médecins et du personnel de nettoyage des hôpitaux, ainsi que du personnel d'entretien. Elles offrent également des opportunités de pré-programmer des tâches prévisibles et reproductibles et de tirer parti des informations de divers systèmes hospitaliers — pour améliorer continuellement les soins aux patients et soutenir les efforts de recherche médicale.

Figure 3 : Les moteurs CC sans balais (BLDC) ou à commutation électronique sont utilisés dans certains robots médicaux pour entraîner et conditionner les mouvements des bras et des mains chez les patients souffrant de troubles de la mobilité des bras. Ces moteurs sont en effet particulièrement compacts et efficaces. (Image : Portescap)

La robotique chirurgicale continue d'être le fer de lance de l'automatisation croissante du secteur médical — en assistant les chirurgiens comme par le passé et en exploitant de plus en plus les avantages de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique. Un rapport de Fortune Business Insights prévoit que le marché des robots chirurgicaux atteindra près de 6,8 milliards de dollars d'ici à 2026. Ce n'est pas étonnant, car les systèmes assistés par ordinateur ont fait leurs preuves lorsqu'il s'agit d'aider les chirurgiens à améliorer les résultats pour les patients grâce à des images agrandies et à des mouvements précis des effecteurs terminaux, sans fatigue, tremblements ou distractions.

Figure 4 : La série ND étend la température de fonctionnement de -20°C à +85°C tandis que les capteurs de pression présentent une plage dynamique étendue pour faire le travail d'une demi-douzaine de capteurs de conception plus traditionnelle. Plus précisément, ces composants incluent une électronique intégrée, des éléments piézorésistifs avancés, un CAN, un DSP et une interface numérique pour suivre des pressions de 0,25 po H₂O à 5 psi pour une utilisation dans diverses conceptions, y compris les équipements de chirurgie oculaire automatisés et les véhicules autonomes. (Image : Superior Sensor Technology Inc.)

Autres considérations relatives à la conception de robots médicaux

Les meilleures conceptions robotiques médicales sont élaborées grâce à la participation du personnel hospitalier expérimenté ainsi que d'autres professionnels de la santé et soignants. Cette contribution et une compréhension approfondie de l'anatomie humaine peuvent aider les concepteurs de robots à proposer des conceptions d'une précision et d'une maniabilité suffisantes, que ce soit pour le transport de marchandises, les soins, l'administration de médicaments ou la chirurgie. Lorsque les robots médicaux s'appuient sur des systèmes de données IoT pour obtenir des informations en temps réel, leur compatibilité avec les réseaux hospitaliers existants est essentielle.

Figure 5 : Les composants tels que les cellules de charge de tension garantissent que les lève-patients fonctionnent correctement et respectent les spécifications de conception. (Image : Loadstar Sensors)

Exigences pour les fournisseurs de robots médicaux

Les ingénieurs en robotique médicale, les développeurs logiciels et les fournisseurs doivent avoir une connaissance approfondie des meilleures pratiques associées au traitement ou à la procédure à motoriser ou à automatiser. Ils doivent également avoir une bonne compréhension des exigences commerciales sous-jacentes et des approches de monétisation viables pour le secteur.

Tous les systèmes associés à la conservation des informations sur les patients nécessitent une gestion sécurisée des données. Cela s'applique à la fois aux données structurées (telles que contenues dans les bases de données) et aux données non structurées dans les systèmes de stockage de texte. D'excellentes capacités d'intégration et d'analyse réseau sont essentielles pour justifier les efforts supplémentaires de conception de la gestion des données avec un comportement prédictif et adaptatif du système.

Considérations sur les données des robots médicaux

Avant son adoption à grande échelle, la robotique médicale doit être évaluée pour déterminer son impact sur la sécurité des patients, le confort du traitement et les résultats. Les résultats des implémentations antérieures doivent être étudiés pour quantifier les améliorations en termes de rétablissement des patients et de réduction des coûts. Les programmes de robotique médicale doivent également être évalués pour déterminer dans quelle mesure ils libèrent le personnel hospitalier existant pour qu'il se concentre davantage sur les soins aux patients, que ce soit en personne ou à distance. Lorsque la robotique s'avère soutenir les missions fondamentales des systèmes hospitaliers en matière de qualité des soins, de satisfaction des patients et d'efficacité, les dirigeants de l'hôpital doivent être impliqués dans la communication de ces avantages au personnel et à la communauté locale.

Formation du personnel aux fonctions des robots médicaux

Les organisations de soins de santé qui adoptent la robotique médicale doivent s'assurer que les technologies sont bien alignées avec l'expertise des soignants ; pour l'ensemble du personnel hospitalier qui interfacera avec la nouvelle robotique, des programmes de formation initiale et continue doivent être mis en place. Ici, les normes de formation standard peuvent faire défaut — les organisations doivent donc rechercher des partenaires pour recommander et élaborer des modules de formation selon les besoins. Outre la formation sur la manière d'utiliser et d'entretenir la robotique en toute sécurité (le cas échéant), ces instructions doivent également inclure des procédures de documentation d'assurance et de facturation — complétées par des manuels facilement accessibles et des modules numériques de mise à niveau pour le personnel hospitalier.

Des données pour soutenir les opérations connectées

La visibilité des données et l'IA peuvent optimiser le contrôle de l'équipement tout en donnant un aperçu approfondi des diverses procédures robotisées. La connectivité des équipements à travers les réseaux peut permettre aux hôpitaux d'analyser les données pour évaluer l'efficacité des programmes de robots… ce qui est particulièrement utile lorsque les systèmes hospitaliers visent à faire évoluer un programme de robotique donné.

Figure 6 : Les produits USB-série et réseau-série peuvent fournir les interfaces entre la robotique médicale et des équipements non initialement conçus pour la connectivité. Les solutions de connectivité de données peuvent également surveiller des environnements qui doivent être étroitement contrôlés, et maintenir la robotique mobile connectée de manière sécurisée et fiable. (Image : Digi)

Données pour satisfaire aux exigences réglementaires

Des systèmes de gestion des données cohésifs peuvent aider les réseaux hospitaliers multi-sites ainsi que les hôpitaux, cliniques et centres chirurgicaux indépendants à vérifier plus efficacement la conformité aux réglementations gouvernementales et industrielles. Les sites utilisant la robotique médicale sont plus susceptibles d'avoir des réseaux unifiés en place, ou au moins des approches standard pour connecter des systèmes séparés. L'ajout d'équipements robotiques pour des tâches critiques bénéficie également de la manière dont la plupart des établissements de soins de santé disposent déjà de systèmes de sauvegarde de l'alimentation et des données à réponse rapide.

Figure 7 : Les transformateurs d'isolement de grade médical prennent en charge le fonctionnement sans problème de la robotique et d'autres équipements avec un filtrage de bruit continu et un isolement à 100 % de l'entrée CA. Grâce à l'homologation de grade médical UL 60601-1 avec des prises et des fiches de grade hospitalier, les transformateurs conviennent à la protection des équipements électroniques dans les zones dédiées aux soins des patients. (Image : Tripp Lite)

Bien entendu, la robotique médicale requiert une sécurité physique et une cybersécurité strictes. Cela implique souvent un accès strictement restreint et surveillé aux actionneurs robotiques, aux contrôleurs, aux réseaux et au stockage de données. La conformité aux réglementations de l'industrie, des fournisseurs et du gouvernement doit être strictement respectée et documentée.

Conclusion

Aux États-Unis, l'adoption de la robotique dans l'industrie médicale s'est poursuivie sans relâche au cours de la dernière décennie. Ces investissements se poursuivront probablement car une population vieillissante dépend davantage de l'industrie, même si les budgets des hôpitaux à l'échelle nationale sont confrontés à de sérieux défis. Après tout, la robotique peut offrir des économies opérationnelles à long terme pour de nombreuses fonctions de soins de santé de routine… sans parler des options les plus avancées pour les chirurgies et autres traitements extrêmement précis et peu invasifs.

L'adoption de la robotique nécessite une mise en correspondance claire entre les besoins de l'hôpital et les solutions robotiques appropriées, le respect d'exigences réglementaires exceptionnellement strictes et l'approvisionnement auprès de fournisseurs médicaux capables d'assurer un support de conception à long terme. Au moins pour la plupart des grands systèmes hospitaliers, les programmes de robotique requièrent également des contacts dédiés avec une expertise en automatisation pour coordonner les efforts d'amélioration continue.

Les offres de robots médicaux doivent également être soigneusement évaluées sous l'angle de la sécurité et du confort des patients, et du point de vue de l'efficacité des procédures ou des traitements.