Un robot montre que les machines pourraient un jour remplacer les chirurgiens humains.

Il y a près de quarante ans, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) et la NASA ont lancé des projets visant à rendre possible la chirurgie à distance, que ce soit sur le champ de bataille ou dans l'espace. De ces efforts initiaux sont nés des systèmes robotisés chirurgicaux comme Da Vinci , qui fonctionnent comme une extension du chirurgien et permettent de réaliser des interventions mini-invasives grâce à des télécommandes et une vision 3D. Mais il ne s'agit encore que d'un humain utilisant un outil sophistiqué. Aujourd'hui, l'intégration de l'intelligence artificielle générative et de l'apprentissage automatique dans le contrôle de systèmes comme Da Vinci commence à rendre envisageable l'émergence de robots chirurgicaux autonomes.

Ce mercredi, la revue Science Robotics a publié les résultats d'une étude menée par des chercheurs des universités Johns Hopkins et Stanford. Ils présentent un système capable d'effectuer de manière autonome plusieurs étapes chirurgicales, en apprenant à partir de vidéos d'opérations humaines et en recevant des commandes en langage naturel, comme le ferait un stagiaire en médecine.

Comme pour l'apprentissage humain, l'équipe de scientifiques a intégré les étapes nécessaires à la réalisation d'une intervention chirurgicale à sa formation. L'année dernière, l'équipe de Johns Hopkins, dirigée par Axel Krieger, a entraîné le robot à réaliser trois tâches chirurgicales de base : manipuler une aiguille, soulever des tissus et suturer. Cet entraînement a été réalisé par imitation et grâce à un système d'apprentissage automatique similaire à celui utilisé par ChatGPT, mais en remplaçant les mots et le texte par un langage robotique qui traduit les angles de mouvement de la machine en mathématiques.

Dans cette nouvelle expérience, deux chirurgiens expérimentés ont réalisé des ablations de vésicule biliaire sur des tissus porcins, hors de l'animal. Trente-quatre vésicules biliaires ont été utilisées pour collecter 17 heures de données et 16 000 trajectoires que la machine a apprises. Les robots, sans intervention humaine et avec huit vésicules biliaires inédites, ont ensuite pu réaliser avec une précision absolue certaines des 17 tâches nécessaires à l'ablation de l'organe, comme l'identification de certains canaux et artères, leur saisie précise, le placement stratégique des clips et la découpe aux ciseaux. Au cours des expériences, le modèle a pu corriger ses propres erreurs et s'adapter aux situations imprévues.

En 2022, cette même équipe a réalisé la première chirurgie robotique autonome sur un animal vivant : une laparoscopie sur un porc. Mais cette intervention nécessitait des tissus spécialement marqués, dans un environnement contrôlé et selon un plan chirurgical prédéfini. Dans un communiqué de son institution, Krieger a expliqué que cela revenait à apprendre à un robot à conduire sur un itinéraire soigneusement tracé. La nouvelle expérience qu'il vient de présenter équivaudrait, pour le robot, à conduire sur une route inconnue en se basant uniquement sur sa connaissance générale du comportement routier d'une voiture.

José Granell , chef du département d'oto-rhino-laryngologie et de chirurgie cervico-faciale de l'hôpital universitaire HLA Moncloa et professeur à l'Université européenne de Madrid, estime que le travail de l'équipe Johns Hopkins « commence à se rapprocher de la chirurgie réelle ». « Le problème de la chirurgie robotique des tissus mous est que la biologie présente une grande variabilité intrinsèque, et même en connaissant la technique, dans la réalité, les scénarios possibles sont nombreux », explique Granell. « Demander à un robot de travailler un os est facile, mais avec les tissus mous, tout est plus difficile car ils sont en mouvement. On ne peut pas prédire sa réaction à la poussée, son amplitude, ni si, en saisissant une artère, elle se rompra si je tire trop fort », poursuit ce chirurgien, avant de souligner : « Cette technologie révolutionne la façon dont nous entraînons la succession de gestes qui constitue la chirurgie. »

Pour Krieger, cette avancée nous fait passer « de robots capables d'effectuer des tâches chirurgicales spécifiques à des robots maîtrisant parfaitement les procédures chirurgicales ». Le responsable de l'équipe qui a réalisé cette avancée grâce à l'IA générative affirme : « C'est une distinction cruciale qui nous rapproche considérablement de systèmes chirurgicaux autonomes cliniquement viables, capables de gérer la réalité complexe et imprévisible des soins aux patients. »

Francisco Clascá , professeur d'anatomie humaine et d'embryologie à l'Université autonome de Madrid, salue ces progrès, mais souligne qu'il s'agit d'une intervention très simple, réalisée sur des organes d'animaux très jeunes, qui ne présentent pas le même niveau de détérioration et de complications que ceux d'une personne de 60 ou 70 ans, période à laquelle ce type d'intervention est généralement nécessaire. De plus, le robot reste beaucoup plus lent qu'un humain effectuant les mêmes tâches.

Un objectif qui « est très loin »

Mario Fernández, chef du service de chirurgie cervico-faciale de l'hôpital universitaire général Gregorio Marañón de Madrid, juge cette avancée intéressante, mais estime que le remplacement des chirurgiens humains par des machines est « encore loin ». Il met en garde contre la fascination pour la technologie sans tenir compte de ses avantages réels, ainsi que de son prix, qui la rend inaccessible à tous.

« Je connais un hôpital en Inde, par exemple, qui dispose d'un robot et peut réaliser deux interventions chirurgicales par mois, opérant deux patients. Soit 48 par an. Pour eux, la chirurgie robotique est peut-être un moyen ludique d'apprendre, mais ce n'est pas une réalité pour les patients », explique Fernández, qui estime qu'il faut apprécier les avancées technologiques, mais que la chirurgie doit être valorisée pour ce qu'elle apporte aux patients. À l'inverse, il cite « une technique appelée chirurgie par ultrasons transoraux , développée à Madrid et disponible dans le monde entier, pratiquée sur six patients par jour ».

Krieger estime que leur preuve de concept démontre qu'il est possible d'effectuer des interventions chirurgicales complexes de manière autonome et que leur système d'apprentissage par imitation peut être appliqué à davantage de types de chirurgies, ce qu'ils continueront de tester avec d'autres interventions.

À l'avenir, Granell souligne que, outre la nécessité de continuer à surmonter les défis techniques, l'adoption des robots sera lente, car en chirurgie, « nous sommes très conservateurs quant à la sécurité des patients ». Il soulève également des questions philosophiques, telles que le dépassement des première et deuxième lois de la robotique proposées par Isaac Asimov : « Un robot ne peut blesser un être humain ni, par son inaction, permettre qu'un être humain subisse un préjudice » et « un robot doit obéir aux ordres donnés par un être humain, sauf si ces ordres entrent en conflit avec la première loi. » Ce spécialiste souligne l'apparente contradiction que pose le fait que les chirurgiens humains « causent effectivement un préjudice, en recherchant le bien du patient ; et il s'agit d'une dichotomie qui [pour un robot] devra être résolue. »