Rencontre avec le patient virtuel et la médecine du futur

Imaginez un monde où le chirurgien ne nous opère plus à l’aide un scalpel mais avec un joystick derrière son ordinateur. Un monde où le bloc opératoire ressemblerait plus à une tour de contrôle, avec ses dizaines d’écrans et de boutons qui clignotent. C’est ce que permet le mariage entre l’imagerie et l’informatique. Bienvenue dans l’ère du patient virtuel, comme dans le film de science-fiction « The Island ». (Voir la vidéo)

Stéphane Cotin, directeur de recherche à l’Inria, explique :

« Le patient virtuel correspond en fait a une modélisation numérique du corps humain, ou d’une partie du corps, en trois dimensions. Il s’agit d’une copie virtuelle du patient qui permet d’avoir une meilleure visualisation de son anatomie. [...] Ce patient est doté de fonctions physiques, il respire, son cœur bat, son sang circule. Il vit virtuellement. »

Modélisation 3D du coeur (Inria).

Visualisez par exemple votre cœur sur un écran d’ordinateur, un coeur en couleurs et en 3D, qui se contracte puis se décontracte en temps réel... Un cœur virtuel qui permettrait aux médecins de tester les différents emplacements d’un pacemaker, puis de choisir le meilleur avant de vous implanter l’appareil.

Un plan de vol virtuel pour le chirurgien

Ces images peuvent aussi aider au diagnostic, aider le chirurgien à planifier un geste chirurgical difficile ou à essayer différents scénarios avant l’intervention. A terme, le patient virtuel pourrait conduire à l’automatisation généralisée des opérations chirurgicales. Mais à condition d’être patient, tempère le professeur Luc Soler, directeur des projets de recherche en informatique à l’Ircad :

« L’imagerie médicale est en train de révolutionner le monde de la chirurgie, mais on est encore loin de ce stade-là. »

Utilisant la métaphore de l’aéronautique, il compare le patient virtuel à un simulateur de vol, pour préparer les pilotes, puis au pilotage automatique, pour les assister et éviter les « ratés ».

Le patient virtuel permet une navigation virtuelle à l’intérieur des organes du patient, et ainsi, le chirurgien peut décider de la meilleure « route » à emprunter pour atteindre un endroit spécifique, comme le développe Luc Soler :

« Comme un simulateur de vol peut servir à la planification d’un plan de vol. Il s’agit de définir une stratégie opératoire, par exemple de définir une voie d’accès pour enlever une tumeur. »

Vers une opération commandée par ordinateur en temps réel ?

Selon les chercheurs, les scanners entraînent encore trop d’erreurs d’interprétation. Le professeur Alexis Bozorg Grayeli, chirurgien ORL spécialiste de l’oreille, le confirme :

« Aujourd’hui, un chirurgien utilise les IRM et les scanners pour décider de la trajectoire optimale en se représentant mentalement le patient. Avec le patient virtuel, on a beaucoup plus d’informations qui nous aident à nous représenter le patient plus facilement. » (Voir la vidéo)

Si la navigation assistée par ordinateur existe déjà depuis plusieurs années, elle reste réservée à des centres d’excellence. A l’heure actuelle cependant, cette navigation ne prend pas en compte les modifications anatomiques en temps réel qui ont lieu lors de la chirurgie. Le professeur Borzorg Grayeli ajoute :

« Dans le futur, on peut imaginer que les images réalisées la veille et projetées au bloc soient sans cesse rafraîchies avec un recalage permanent et correspondent exactement à ce que je suis en train de faire sur le patient. »

On peut aussi imaginer de tester des médicaments et des traitements sur le patient virtuel, pour anticiper les effets secondaires et les réactions d’une personne en particulier, comme le font les recherches conduites par la société BioQuanta.

La simulation à but pédagogique

Simulateur de l’opération de la cataracte (Emilie Rosso).

Avec la simulation, explique Luc Soler, on « essaye de tester la stratégie préalablement choisie ». Le chirurgien pourrait alors simuler les différentes stratégies qu’il a élaborées et vérifier celle qui convient le mieux à son patient. Il s’agirait de pouvoir reproduire l’interaction entre les organes et les outils chirurgicaux, ainsi que les effets de l’intervention.

C’est pourquoi le professeur Soler insiste sur l’importance de la modélisation virtuelle des instruments et sur le fait qu’ils doivent être équipés d’un système à retour de force (le programme réagissant aux choix du médecin). Pour l’instant, cette technique est encore au stade de projet, et n’est pas utilisée en pré-opératoire.

Ils ne sont actuellement utilisés qu’à des fins pédagogiques. C’est l’autre facette du patient virtuel : l’apprentissage. Stéphane Cotin affiche son optimisme dans le projet :

« On comprend cent fois mieux quand on a la possibilité de faire. En plus, le patient virtuel permet à l’étudiant de se familiariser avec le dynamique plutôt que de travailler seulement sur des corps statiques. »

Le droit à l’erreur (numérique)

Il serait également envisageable de créer des patients virtuels présentant des cas pathologiques très rares afin que tous les étudiants aient la chance de pouvoir traiter ces cas au moins une fois avant d’y être confrontés dans la réalité.

Il est déjà possible de s’entraîner sur des simulateurs dans certaines facultés, mais cet équipement coûte cher. « Le prix est un obstacle à la démocratisation de ces technologies dans l’éducation », déplore Stéphane Cotin.

S’il ne peut pas remplacer l’apprentissage classique, selon le professeur Bozorg Grayeli, il atteste que cette technique peut vraiment représenter un plus pour les futurs chirurgiens :

« Nous avons une stagiaire qui est venue s’entraîner dans notre laboratoire sur une technique chirurgicale particulièrement délicate. Lorsqu’elle l’a reproduite sur des pièces anatomiques, elle s’est débrouillée de façon extraordinaire. » (Voir la vidéo)

La robotisation de la médecine ?

Prochaine étape après la simulation, encore à l’état de projet : l’exécution des gestes chirurgicaux par des robots. Luc Soler précise :

« Le chirurgien peut, à partir de la stratégie opératoire décidée, s’entraîner à l’opération et garder, comme un metteur en scène, uniquement les bonnes séquences. Il éliminera ensuite les gestes inutiles ou imprécis puis transmettra au robot un scénario parfait, qui l’exécutera sur le patient réel. »

Bloc opératoire (Ircad).

Cette procédure ne sera « utilisée que dans des situations complexes », nuance le professeur Bozorg Grayeli. Elle est surtout utile dans le cas de gestes compliqués, très précis, et pour « éviter les tremblements. »

Pour devancer les éventuelles critiques, Luc Soler assure que le lien entre le patient et son médecin ne sera pas détruit par la robotisation. Au contraire :

« C’est l’inverse qui se produit, car pour gagner la confiance de son patient, le chirurgien va devoir expliquer plus longuement ce qu’il va faire. Cette technologie est loin d’être déshumanisante, elle encourage au contraire le médecin à communiquer plus et mieux. »

S’il avoue que les mentalités ne semblent pas encore toutes à fait prêtes à passer à l’automatisation généralisée, il soutient que lorsqu’un patient est vraiment malade, « il n’a plus peur des robots ». Il n’est d’ailleurs pas favorable à la déshumanisation du bloc opératoire.

« Techniquement, c’est possible que des robots opèrent sans chirurgien, comme c’est possible qu’un avion vole sans pilote. Mais cela ne veut pas dire qu’il est souhaitable d’en arriver là. »

Le médecin doit pouvoir garder le contrôle à tout moment. Même si le chirurgien pourra bientôt opérer son patient depuis son bureau ou de chez lui, cela n’est pas désirable.

« Il ne faut pas que la chirurgie devienne dilettante. Il faut garder à l’esprit la conscience de la vie humaine, ce que ne peut avoir un robot. » (Voir la vidéo)

Trop cher pour être démocratisé

Cette technologie coûte cher. Parce qu’« il faut qu’elle soit accessible à tout le monde », Luc Soler et son équipe souhaitent que la représentation virtuelle du patient, dans le cadre du projet européen Passeport (« Patient specific simulation and preoperative realistic training for liver surgery », soit Simulation spécifique de patient et formation réaliste pré-opératoire à la chirurgie du foie), soit remboursée par la Sécurité sociale et les mutuelles à l’horizon 2013. Ces images 3D pourraient alors être directement intégrées au dossier médical informatisé.

Autre bloc opératoire (Ircad).

Le patient virtuel ne doit pas être utilisé de manière automatique pour toutes les opérations, mais seulement pour les plus sensibles. « On peut tout de même envisager qu’à terme pourquoi pas, les robots puissent remplacer le geste humain ». Le professeur Bozorg Grayeli continue :

« Il faudrait d’abord prouver que cette technique peut vraiment réduire les risques. Si le bon sens laisse à penser que oui, il faut néanmoins comparer les cas qui utilisent cette technologie et les autres, ce qui est encore difficile actuellement. »

Photos et illustrations : extrait du film « The Island » réalisé par Michael Bay (2006) (page d’accueil) ; modélisation 3D du coeur (Inria) ; simulateur de l’opération de la cataracte (Emilie Rosso) ; bloc opératoire (Ircad) ; autre bloc opératoire (Ircad).