Un hexapode miniature, de haute precision avec 6 degrés de liberté est utilisé comme auxiliaire de guidage en chirurgie rachidienne. Le système SpineAssist, fixé sur les os, va guider le chirurgien pour placer avec la plus haute précision des implants destinés à stabiliser la fusion des vertèbres, à la fois pour les opérations ouvertes et pour la chirurgie micro-invasive. Ce système comporte également un programme de préparation préopératoire avec traitement automatique d’images fluoroscopiques et tomodensitométriques (CT), ainsi qu’un ensemble de clamps et de plateformes rigides de fixation sur les os.
La société Mazor Surgical Technologies, à l’origine de la conception du système SpineAssist et de la procédure chirurgicale sur laquelle il se base, a été fondée en 2001 comme filière du département mécanique de l’institut technologique d’Israël. Les bureaux de la société sont localisés à Caesarea, en Israël et à Norcross, GA, aux USA (Mazor Surgical Technologies Inc.). Mazor s’est spécialisé dans le développement de robotique médicale, alors que la production de toute la partie mécanique de précision a été externalisés et confiée à la société MPS Micro Precision Systems AG, membre du groupe Faulhaber basé en Suisse.
En chirurgie rachidienne, un placement précis des implants est très important puisque la plupart des interventions sont effectuées près des nerfs rachidiens et de la moelle épinière, où chaque millimètre compte. À cela s’ajoute d’autres considérations biomédicales qui font de la précision et de l’exactitude des facteurs de la plus haute importance.
La fusion des vertèbres est une intervention chirurgicale effectuée par exemple pour renforcer la colonne et prévenir d’autres déformations dues à une scoliose ou à d’autres maladies; Pour soutenir une colonne vertébrale affaiblie ou endommagée, ou pour prévenir ou atténuer des douleurs dues à des nerfs coincés ou abîmés. Mais malgré un taux élevé de succès pour la fusion des vertèbres, le pourcentage d’implants mal placés reste étonnamment élevé, jusqu’à 25% des interventions concernant une scoliose selon certaines sources. À ces mauvais placements se rajoute un risque en hausse de complications neurales et vasculaires, ainsi que des lésions de la moelle épinière.
L’intervention L’intervention assistée par le SpineAssist se déroule en 5 étapes: 1) Phase de préparation préopératoire basée sur un scanner de la colonne vertébrale du patient; 2) Fixation rigide de la plateforme SpineAssist sur la colonne vertébrale du patient; 3) Calibrage de sa position, en accordant l’image fluoroscopique de la plateforme montée sur l’os avec l’image scannée en phase préopératoire; 4) Montage rigide du robot SpineAssist sur la plateforme; 5) Le bras de guidage du robot est maintenant prêt à se positionner automatiquement à l’endroit exacte prévu en phase préopératoire et sert d’outil de guidage quand le chirurgien effectue un forage ou une autre intervention sur l’os. L’intervention par SpineAssist a reçu l’approbation FDA et CE et, jusqu’à aujourd’hui elle, a été expérimentée pour plus de 250 cas cliniques dans le monde.
Avantages La chirurgie micro-invasive (MIS) est une des avancées les plus significatives de ces dernières années dans l’industrie d’appareillage médicale. Les avantages potentiels de la chirurgie micro-invasive sont multiples: Une incision plus petite – et une plus petite cicatrice – réduisent les risques d’infection et d’hémorragies. Moins de douleurs et de traumatismes, ainsi que des durées d’hospitalisations et de récupération moins longues sont autant d’avantages qui incitent l’industrie d’appareillage médicale à constamment développer de nouveaux instruments de support à la MIS. Grâce au SpineAssist, une intervention de fusion des vertèbres peut être effectuée avec seulement deux petites incisions, alors qu’une opération ouverte nécessiterait une grande incision qui pourrait potentiellement endommager les muscles. La petite taille du robot, le fait qu’il n’aie pas besoin de visibilité, et sa très haute précision sont autant de facteurs qui simplifient l’intervention chirurgicale et minimisent les risques d’un mauvais placement des vis. Puisque le robot est fermement attaché au patient, aucun système de suivi coordonné n’est nécessaire. L’intervention assistée par SpineAssist ne nécessite que quelques images fluoroscopiques, ce qui implique une exposition moindre du chirurgien et du patient aux radiations, et constitue un autre avantage certain de ce système.
Le robot SpineAssist Le robot hexapode mesure 50 mm de diamètre et 80 mm de hauteur pour un poids de 250 g (à peu près la taille d’une canette de soda). Son volume de travail est de plusieurs centimètres cubes et dépend du bras de guidage utilisé. La précision et l’exactitude de tout le système sont de moins de 100 microns, 10 microns par exemple en ce qui concerne la précision du contrôle de mouvement. Si l’on prend en compte l’influence humaine et une distorsion possible des images fluoroscopiques et CT, la précision du système pour placer un implant selon les plans préopératoires est de moins de 1.5 mm. Basé sur une construction à broches miniatures de haute précision, les actuateurs linéaires sont actionnés par six moto-réducteurs smoovy® C.C. sans balais de chez Faulhaber, équipés d’électronique de commande adaptée. Une mesure précise et absolue du déplacement est assurée par sept capteurs LVDT, un pour chaque actuateur et le septième pour contrôler les performances des six autres. Le format miniature de l’hexapode impose plusieurs défis, l’un des plus importants étant probablement de trouver une solution d’entraînement miniature. Le servomoteur C.C. de smoovy® DC, qui ne mesure que 5 mm de diamètre, s’est avéré être un excellent compromis entre le format miniature et le couple et la vitesse nécessaires à son application. Une tolérance élevée pour de si petites dimensions, la précision de la broche filetée M2.5 spécifique, ainsi que la précision de l’actuateur et des joins à billes sont autant d’exemples de spécifications techniques qui font de l’hexapode un réel défi à la conception.
Partenaires pour la délocalisation La collaboration entre Micro Precision Systems AG et Mazor Surgical Technologies se limitait à l’origine au moteur C.C. smoovy® développé par MPS, mais elle s’est rapidement étendue lorsque la demande du marché a augmenté, et lorsque la société Mazor, basée en Israël, a eu besoin de solutions de délocalisations pour la production en série de ses robots. MPS assure aujourd’hui la production, un montage de précision et le contrôle de la qualité de tous les robots SpineAssist. MPS a été fondé et a rejoint le groupe Faulhaber en 2003. L’histoire de la société remonte cependant à 1930, époque à laquelle la société a évolué d’un simple fabricant de roulements à billes miniatures à une société de plus de 200 personnes, fournisseur de solutions en micromécanique pour les industries où la précision et la miniaturisation des mécanismes sont nécessaires.
Le programme Spine Assist pour la préparation des images et la phase préopératoire.
Le programme Spine Assist pour la préparation des 
