Real-Time Intraoperative Spectroscopic Margin Detection in Robotic-Assisted Radical Prostatectomy on Prostate Cancer Patients

Le cancer de la prostate est souvent traité par la résection de la prostate entière, une procédure appelée prostatectomie radicale. Le succès de cette procédure dépend de la capacité du chirurgien a retirer la totalité de la prostate et à assurer qu'il ne reste aucunes cellules cancéreuses à la marge chirurgicale. On retrouve du cancer à la marge dans jusqu'à 20% des procédures et à ce jour, les marges ne sont évaluées par un pathologiste que plusieurs heures après la chirurgie nécessitant des traitements adjuvants quand du cancer est détecté. La capacité de caractériser du tissue de façon intra opératoire et en temps réel est donc un réel besoin clinique qui n'est pas comblé par la technologie actuelle. La spectroscopie Raman est une technologie optique basée sur la diffusion de la lumière par des molécules et liens moléculaires spécifiques. La spécificité moléculaire de la spectroscopie Raman peut être couplée à des techniques d'apprentissage machine pour effectuer de la caractérisation de tissu en fonction de sa composition moléculaire. Ceci pourrait combler le besoin clinique énoncé en permettant aux chirurgiens de détecter et retirer le maximum de tissu prostatique bénin et cancéreux. Dans ce mémoire, nous présentons la conception et le développement d'un système de spectroscopie Raman intégré à une plateforme de chirurgie robotisée couramment utilisée pour effectuer des prostatectomies. L'ingénierie du système et sa validation sur des fantômes sont d'abord présentés. Nous présentons ensuite une preuve de concept effectuée sur 20 prostates humaines ex vivo pour démontrer la capacité du système à distinguer entre du tissu de prostate et du tissu extra-prostatique avec une précision, sensibilité et spécificité tous au-delà de 90%. Finalement, nous présentons l'utilisation du système avec une plateforme de chirurgie robotisée pour effectuer, pour la première fois, des mesures de spectroscopie Raman in vivo sur des prostates humaines pendant la prostatectomie.