Impact
Contrôle de précision des mouvements pour améliorer les soins aux patients
Autrefois considérée comme un concept futuriste, la chirurgie assistée par robot rend « l’impossible » plus courant. Les chirurgiens peuvent désormais pratiquer des interventions chirurgicales vitales à distance sur des patients se trouvant à des milliers de kilomètres. En outre, il a été constaté que la chirurgie robotique peu invasive et très précise réduisait considérablement les complications postopératoires.
L’automatisation transforme l’industrie médicale en aidant le personnel soignant à améliorer le confort, les soins et les résultats pour les patients. CGI Inc. fait partie du portefeuille de produits de mouvement industriel de Timken et innove en matière de solutions d’engrenage et de technologies de processus qui améliorent la précision et l’efficacité des chirurgies assistées par robot, augmentant ainsi le bien-être et la longévité des patients dans le monde entier.
« Nos clients créent des solutions inédites. Ils nous considèrent comme une extension de leurs capacités internes de R&D et d’ingénierie, et comptent sur nous pour résoudre les problèmes le plus tôt possible dans le processus de conception. »
Tim Pirie
Directeur de la technologie chez CGI Inc
Une innovation médicale porteuse d’avenir
Un marché de haute technologie qui en est encore à ses débuts, les robots chirurgicaux font leurs premiers pas vers la transformation des soins aux patients à grande échelle. Aujourd’hui, plus de 14 millions de chirurgies assistées par robot sont réalisées chaque année, contre trois millions en 2017.
Cette croissance et cette innovation sont le fruit de 25 années de travail. Selon Tim Pirie, directeur de la technologie chez CGI Inc, les systèmes de robotique chirurgicale ont de longs cycles de développement en raison de leurs conceptions complexes, de leurs exigences de précision avancées et de leur environnement médical très réglementé.
« Nos clients créent des solutions inédites », a déclaré M. Pirie. « Ils nous considèrent comme une extension de leurs capacités internes de R&D et d’ingénierie, et comptent sur nous pour résoudre les problèmes le plus tôt possible dans le processus de conception.
« Les solutions d’entraînement par engrenages de précision de CGI sont utilisées dans les robots chirurgicaux pour permettre la traction et un positionnement précis. Les chirurgiens utilisent des commandes pour manipuler les bras robotisés qui peuvent réparer une valve cardiaque, retirer un appendice ou traiter un cancer. Certains systèmes sont dotés d’un seul bras robotisé pour les chirurgies à incision unique ; des systèmes plus sophistiqués utilisent jusqu’à quatre bras pour effectuer les interventions les plus difficiles et offrir une plus grande souplesse dans la salle d’opération.
Bon nombre de ces plateformes chirurgicales sont constituées de multiples sous-systèmes, et les solutions de CGI ne se limitent pas à un seul, mais soutiennent plutôt plusieurs d’entre eux.
L’expertise technique de CGI fait également progresser l’innovation médicale au-delà de la chirurgie. Dans le domaine du diagnostic, CGI influence la conception de bronchoscopies robotisées qui permettent une détection plus précoce du cancer du poumon et d’équipements de tests de laboratoire automatisés qui identifient les maladies. Certains des plus petits entraînements par engrenages de précision CGI aident les cœurs artificiels à pomper automatiquement le sang des patients souffrant d’insuffisance cardiaque avancée.
La technologie de ces applications est en constante évolution, et l’équipement entraîné par CGI est la base sur laquelle la prochaine génération d’automatisation médicale est en train d’être construite.
L’héritage d’une R&D centrée sur le client
Fondée par des ingénieurs en 1967 sous le nom de California Gear and Instrument, CGI a d’abord aidé les industries de l’aérospatiale et des appareils médicaux à innover pour réaliser de nombreuses « premières » techniques.
Avec une influence sur la conception remontant aux missions Apollo de la NASA, CGI a conçu un entraînement par engrenage de précision sur mesure pour l’outil manuel utilisé par les astronautes pour effectuer la première mission d’entretien du télescope spatial Hubble, en 1993. Cet outil est encore en service aujourd’hui à bord de la Station spatiale internationale.
Cette expertise aérospatiale s’est bien traduite sur le marché naissant des appareils médicaux. Dans les années 1970, les premières interventions réussies de remplacement du genou ont été réalisées à l’aide d’outils de chirurgie orthopédique équipés de CGI.
« Le travail avec les os pose des défis difficiles, et nos clients utilisateurs d’outils chirurgicaux avaient besoin d’entraînements à engrenages capables de créer un couple plus important pour fonctionner sans problème », a déclaré M. Pirie. « Nous étions l’une des rares entreprises à posséder cette expertise. »
M. Pirie ajoute qu’il existe des parallèles entre les débuts de l’orthopédie et le marché de l’automatisation médicale d’aujourd’hui. « Il n’y a qu’une poignée d’entreprises et d’ingénieurs à la pointe du progrès en raison de la nouveauté de cette technologie », a-t-il déclaré. « Les clients savent que nous pouvons les aider parce que nous avons contribué à résoudre les plus grands défis techniques de la médecine moderne depuis le début. »
L’un des premiers innovateurs en robotique chirurgicale a approché CGI après avoir constaté la défaillance d’engrenages disponibles sur le marché dans 80 % de ses premiers robots. Les experts techniques et en R&D de CGI ont rapidement adapté une nouvelle solution pour résoudre le problème de performance et remettre la plateforme robotique en production. Peu après, le même client a demandé aux experts de CGI de mettre au point une solution adaptée pour corriger un problème de jeu qu’il rencontrait avec les entraînements à engrenages standard d’un concurrent.
Crédit : NASA Goddard
Aujourd’hui, les experts en R&D et en ingénierie de CGI interviennent dès le début du cycle de conception du client. Une collaboration précoce conduit à des solutions d’engrenage de précision plus intégrées qui améliorent l’efficacité à la fois de l’équipement et des processus internes du client.
Il en résulte une innovation plus rapide qui élargit rapidement l’accès des patients aux soins médicaux grâce à l’automatisation. De plus en plus de tests diagnostiques sont automatisés afin de gérer des volumes plus importants. Et la robotique, autrefois limitée à des procédures spécifiques, est adoptée pour la chirurgie générale afin de traiter un plus large éventail de pathologies.
M. Pirie a en outre ajouté : « C’est époustouflant de penser à la complexité qu’il a fallu pour en arriver là et à ce qui sera possible à l’avenir. C’est passionnant de participer à cette innovation. »
Published: 2025/06/5
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De la science des matériaux à la fabrication
Uniques sur le marché des entraînements médicaux, les experts de CGI possèdent une connaissance approfondie de tous les aspects de la chaîne de valeur technique, de la métallurgie et des nouveaux revêtements de surface aux processus de production tels que l’engrenage de précision, le soudage au laser et le meulage de précision. Les progrès réalisés dans ces domaines ont été motivés par l’évolution des besoins des clients et des patients.
CGI a été l’une des premières entreprises à appliquer des revêtements de carbone de type diamant (DLC) sur les dents des engrenages de précision à pas fin destinés à l’industrie médicale. Ces revêtements nanocomposites extrêmement durs contribuent à minimiser l’usure dans les applications médicales soumises à des charges élevées, à des frottements et à une usure extrêmes, ainsi qu’à un contact constant avec d’autres composants. Plus important encore, ils contribuent à réduire le bruit et les vibrations, ce qui crée un environnement plus calme pour les patients et le personnel soignant.
« Comparés à d’autres matériaux comme le chrome dur, les revêtements DLC sont très fins et peuvent être appliqués sans affecter les performances globales de l’entraînement par engrenage », a déclaré M. Pirie. « Nous l’appliquons à des dizaines de milliers de produits chaque année. »
Avant la production, les revêtements DLC sont souvent appliqués sur des prototypes construits en interne pour les essais des clients. L’atelier de prototypage de CGI est le lieu où l’expertise de ses ingénieurs en matière de conception rencontre le savoir-faire de son équipe de production.
CGI est réputée pour ses capacités de fabrication avec des tolérances serrées, qu’il s’agisse de solutions d’engrenage ou de composants connexes tels que les arbres de précision utilisés dans les instruments orthopédiques et les équipements d’imagerie médicale.
L’innovation dans les processus de l’entreprise offre deux avantages supplémentaires : des niveaux de qualité élevés et un meilleur contrôle de la programmation. De la sélection des matières premières à l’inspection finale des produits, les solutions de CGI sont toutes soumises à un système de gestion de la qualité cohérent qui offre aux concepteurs de robots un niveau élevé de confiance et aux patients un niveau élevé de soins. Le fait de tout gérer à l’interne se traduit par des délais plus courts qui soutiennent les calendriers agressifs des clients visant à équiper davantage d’hôpitaux avec ces technologies qui sauvent des vies.
« Nos clients s’illuminent lorsque nous parlons de procédés de niche comme le soudage au laser que nous réalisons nous-mêmes », a déclaré M. Pirie. « Cela ouvre la voie à de futures collaborations. »