La robotisation du milieu hospitalier

La logistique hospitalière

La société américaine Aethon commercialise son robot TUG depuis plusieurs années. Il équipe déjà certains hôpitaux aux Etats-Unis. Il se charge de transporter de manière autonome tout ce qui doit l’être dans un milieu médical : les plateaux repas, les draps, les déchets médicaux, le matériel pour les soins.

Dans un environnement adapté (le robot est pour l’instant déployé essentiellement dans des hôpitaux neufs conçu pour l’accueillir), il est capable d’évoluer en autonomie dans l’enceinte de l’établissement, d’appeler les ascenseurs, d’éviter les personnes qui circulent et même de déverrouiller les issus de secours en cas d’incendie.

Flotte TUG

Une flotte de TUG dans différentes configurations – Aethon

L’hôpital de Mission Bay à San Francisco emploie une flotte de 25 robots employés pour assurer la logistique de base mais également pour distribuer les médicaments. Le robot devient alors une armoire à pharmacie roulante. Chaque tiroir est rempli par le pharmacien et ne délivre ses médicaments qu’après identification de la personne habilitée à délivrer les soins et uniquement si le robot se trouve dans la chambre du patient en question.

Le fabricant met en avant deux avantages de son robot :

  • Il réduit le risque d’erreurs médicales en vérifiant informatiquement la bonne délivrance des médicaments prescrits
  • Il permet de décharger les aides-soignants des tâches « ménagères » pour leur permettre de se concentrer sur les soins.
QC Bot Vecna

Une unité QC Bot – Vecna

En France, le CHU de Nantes s’est équipé de deux unités QC Bot similaires fournies par le fabricant tricolore Vecna. L’investissement initial est de 30.000€ par unité.Bien évidemment, les hôpitaux trouvent également un avantage financier. Le fabricant met à disposition des études de cas sur son site Internet, notamment celui de l’hôpital El Camino en Californie, 300 lits et une flotte de 19 robots TUG. L’économie de salaire réalisée est estimée à 650.000$ par an.

La chirurgie

S’il y a bien un domaine de la médecine qui a été en pointe dans le domaine de la robotique c’est la chirurgie. Selon la FDA, on réalisait 1000 opérations assistées d’un robot aux Etats-Unis en 2000 contre 450.000 en 2012. Certains marchés sont déjà matures comme celui des opérations de la prostate aux Etats-Unis (80% d’opérations assistées selon le Nation Cancer Institute).

Da Vinci Packshot

Illustration commerciale du Da Vinci – Intuitive Surgical

Les robots chirurgicaux présentent des avantages majeurs. Tout d’abord ils augmentent les capacités du chirurgien au delà des limites physiques humaines. Le robot ne tremble pas et ne se fatigue pas. Il est également doté d’autant d’articulations que nécessaires ce qui lui permet de réaliser des mouvements physiologiquement impossibles pour l’homme.

De plus, le robot opère avec un niveau de précision inégalé ce qui est précieux dans le cas d’opérations périlleuses comme celles du cerveau ou de la prostate où une infime déviation dans le geste du chirurgien peut handicaper définitivement le patient.

Ce n’est pas un hasard si les premiers domaines d’application furent l’urologie et la gynécologie qui demandent de réaliser des opérations complexes dans des espaces étroits et difficile d’accès.

Enfin on peut anticiper le développement d’une chirurgie beaucoup moins invasive que par le passé. Jusqu’à maintenant, pour réaliser une opération du cœur, on devait scier le sternum puis le refermer. Le patient mettait des mois à récupérer. A l’aide d’un robot on peut parvenir au même résultat au prix de 3 incisions de quelques millimètres dans la poitrine et l’aide de bras robotisés équipés de caméras en leurs extrémités.

Comparatif séquelles méthodes opératoires

Séquelles suites à différents modes opératoires – Titan Medical

Il faut noter que la chirurgie dite « mini-invasive » peut également se pratiquer manuellement, avec une technique tout à fait similaire à celle employée dans la robotique médicale. On insère deux longs tubes rigides par le biais de 2 incisions (plus une troisième pour amener une caméra qui doit être manipulée par une deuxième personne) et on les manipule tout simplement à la main. On a donc une mobilité réduite puisque contrairement au robot le bout de ces tubes n’est pas mobile.

Cette technique est éprouvée mais présente des inconvénients : problèmes de coordinations entre les mains et l’image (le chirurgien doit se baser sur l’image renvoyée par la caméra puisque les organes ne sont pas à ciel ouvert), mobilité réduite, absence de retour manuel et position parfois inconfortable pour le chirurgien.

La question du rapport coût / bénéfice

Illustration robot chirurgical

Intuitive Surgical

Malgré 10 ans d’existence les robots chirurgicaux font toujours débat au sein de la communauté médicale. En 2013, une étude de l’American College of Obstetricians and Gynecologists citée ici concluait qu’après étude de 264,000 hystérotomies (ablation de l’utérus), l’utilisation d’un robot augmentait les coûts de $2,000 par opération sans aucun bénéfice démontrable.

Cette conclusion doit être mise en perspective puisqu’elle intervient après une décennie où la concurrence a été faible parmi les acteurs du marché. Pendant des années le Da Vinci a représenté plus de la moitié des robots en activité dans les hôpitaux des Etats-Unis. Comme on va l’évoquer plus loin, de nouveaux fabricants arrivent sur le marché avec des produits plus évolués et économiques.

Il est cependant certain que l’utilisation d’un robot a un coût brut énorme. La première génération de robots coutait au minimum $1,5 millions, auquel il fallait ajouter entre $1,500 et $3,000 de matériels à usage unique pour chaque opération. Il faut encore prendre en compte le coût de maintenance annuel qui se chiffre en dizaines de milliers de dollar ainsi que la formation des équipes médicales (au minimum $20,000 par chirurgien).

De nombreuses études scientifiques sont disponibles sur le sujet même si elles sont souvent focalisées sur un seul type d’opération (voir ici et ici). Le chiffre de $2,000 supplémentaire par opération est souvent évoqué.

Les opérations robotisées ont néanmoins démontré leur capacité à diminuer les risques opératoires (avec encore une fois des différences notables selon les types d’opération). Une synthèse de 15 études publiée dans le British Journal of Urology montrait par exemple un risque plus faible de dommage aux organes dans le cas d’une opération de la prostate avec un robot (0,4% de cas contre 2,6% pour une cœlioscopie classique, voir BJU Int 2013 ; 112 :798-812).

Il ne s’agit pas non plus d’une panacée : les erreurs médicales sont toujours possibles. Entre 2000 et 2013 aux Etats-Unis, 144 décès ont été directement liés à l’utilisation d’un robot au cours d’une opération. On peut cependant regretter que l’étude citée ne mette pas en perspective ce chiffre avec celui des décès liés aux complications post-opératoires due à une méthode classique.

Mais c’est surtout en réduisant le temps de convalescence grâce à une chirurgie moins invasive que les robots médicaux sont utiles selon une étude publiée par Richard Satava (Open Access Surgery 2010 ; 3 :99-107).

Ces coûts sont moins faciles à évaluer mais d’une importance capitale. Comme toute technologie jeune, les coûts vont très probablement chuter ce qui va permettre à plus de cliniques de s’équiper.

Par ailleurs, comme le relève cet article de General Surgery News, les opérations assistées de robot ne sont pas les plus onéreuses pour un hôpital mais les opérations orthopédiques et cardiaques très consommatrices de matériel médical. Une vis chirurgicale peut valoir plus de $1,000 !

Dynamiques et acteurs du marché

Dans sa présentation aux investisseurs, le Canadien Titan Medical présente la répartition suivante du marché :

Analyse sectorielle

Répartition par discipline des robots chirurgicaux en 2013

Ces chiffres sont très certainement imprécis et concernent vraisemblablement les seuls Etats-Unis même si cela n’est pas précisé en bas de page. Cependant ils permettent de dessiner un tableau imprécis mais intéressant de l’état de la chirurgie robotisée en 2013.

L’entreprise base son business model sur un marché d’une taille globale de $4 milliards ce qui est cohérent avec les résultats publiés par les différents vendeurs d’études de marché.

La pénétration des blocs opératoires a d’abord été le fait de quelques entreprises pionnières qui ont longtemps joui d’un quasi monopole dans leur segment. On pense notamment au Da Vinci, spécialiste de la cœlioscopie, une technique de chirurgie abdominale non invasive utilisée en urologie ou en gynécologie. Il fut le premier robot chirurgical autorisé au monde. Son fabricant, l’américain Intuitive Surgical est le leader incontesté de la robotique chirurgicale avec plus de 3000 unités vendues dans le monde depuis 2000 et $2,1 milliards de chiffre d’affaires en 2014. Le groupe est coté au Nasdaq et sa valorisation dépasse les $18 milliards à la mi 2015.

La domination de l’américain est particulièrement flagrante sur le graphique ci-dessus, les 3 domaines d’application du Da Vinci (gynécologie, chirurgie générale et urologie) représentent l’essentiel du marché.

Parmi les autres acteurs historiques on peut citer Hansen Medical qui fabrique des cathéters robotisés que

Robot Magellan

Cathéter robotisé Magellan – Hansen Medical

l’on peut insérer dans les vaisseaux sanguins ou encore Mako Surgical Corp. qui commercialise son Rio Robotics Arm auprès chirurgiens orthopédiques afin de les assister dans la découpe des os. Mako réalisait $100M de chiffre d’affaires en 2012 avant son rachat par le numéro 2 des équipements orthopédique Stryker pour $1,65 milliards (soit une prime de 83% par rapport à la dernière cotation).

Les lignes sont néanmoins en train de bouger sérieusement sous l’impulsion des géants du secteurs qui rachètent des start-up prometteuses et l’émergence de nouvelles jeunes pousses qui bousculent l’ordre établi.

Intuitive Surgical doit affronter la concurrence de l’italien SOFAR et son Telelap ALF-X. L’américain TransEnterix et son Surgibot ainsi que le canadien Titan Medical et son SPORT ont également entamé les procédures pour commercialiser leurs robots concurrents sur le marché US d’ici fin 2015. Tous les deux communiquent sur leur capacité à opérer à travers une incision unique (et non 3 comme le Da Vinci) ainsi que leur positionnement aggressif : Titan Medical compte proposer une solution moitié moins chère que le Da Vinci, qui coûte $2 millions, tout en étant moins envahissante pour les blocs opératoires.

Des universités collaborent également pour mettre au point de nouveaux produits, on pense par exemple au projet Raven qui vise essentiellement la chirurgie cardiaque et celle des Sinus. On peut aussi citer également le projet ARAKNES financé par l’Europe qui se concentre sur le traitement de l’obésité morbide et de certaines pathologies de l’estomac.

Rosa

ROSA – Dominique Gutekunst Maxppp via France Info

Evoquons enfin la belle réussite de MedTech, entreprise française basée à Montpelliers, qui a conçu le robot ROSA pour les opérations du cerveau et de la colonne vertébrale et le distribue aujourd’hui aux Etats-Unis, en Europe et en Asie. Le dernier résultat annuel s’établit à €90M au 31 Juin 2014.

On reparle de l’impression 3D

Le professeur Toshio Fukuda de l’université de Nagoya a mis au point un simulateur de chirurgie cardiaque novateur qu’il a appelé EVE, pour Endovascular Evaluator. Ce système est aujourd’hui commercialisé par sa société Fain Biomedical.

Système EVE

Système EVE – Faint Biomedical

A l’aide d’une imprimante 3D, on reconstitue une réplique en silicone du système vasculaire du patient préalablement scanné par IRM. On branche ensuite un système qui injecte des fluides dans la ‘maquette’ et reproduit ainsi la circulation sanguine. Le chirurgien dispose alors d’une réplique fonctionnelle de son patient sur laquelle il peut s’entrainer à volonté jusqu’à arriver au stade où il se juge prêt à réaliser l’opération.

Si on couple ce type de système à un robot, il est alors possible de programmer la machine pour l’opération et de réaliser celle-ci « en pilote semi-automatique » puisque les gestes ont déjà été captés par l’ordinateur une première fois.

Conclusion

Le secteur médical est donc en pleine ébullition et les innovations technologiques externes sont actuellement en train d’irriguer tous les étages des hôpitaux, dans son quotidien le plus basique jusqu’à l’expertise des blocs

Une suite de cet article est prévu afin d’aborder la question des prothèses, du séquençage ADN, des nanorobots et des applications de l’intelligence artificielle au diagnostic.
J’ai également chroniqué le Digital Doctor de Bob Waechter, un médecin hospitalier qui décrit l’informatisation des hôpitaux depuis 20 ans aux Etats-Unis et nous livre sa vision du docteur du futur.

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