Swall-E 

Swall-E : quand l’ingénierie informatique repousse les limites de la médecine

Un simulateur robotique de la déglutition humaine qui à révolutionné les tests médicaux

Développé en collaboration avec le Pr Christian Debry, chef du service ORL à l’hôpital universitaire de Strasbourg, et financé par l’institut Carnot MICA. Swall-E répond à un manque criant dans la recherche médicale : l’impossibilité d’observer précisément ce qui se passe à l’intérieur de la gorge durant la déglutition, sans exposer les patients à des radiations ou sans les soumettre à des examens invasifs.

Le projet Swall-E est un simulateur robotique conçu pour reproduire la phase pharyngée de la déglutition humaine. Il combine impression 3D, matériaux souples et systèmes robotisés. Les éléments anatomiques sont fabriqués grâce à l’impression 3D puis animés par des mécanismes reproduisant les mouvements naturels de la gorge lors de la déglutition.
Équipé de 17 actionneurs, il imite des mécanismes physiologiques essentiels tels que la fermeture des cordes vocales,
l’élévation du larynx et l’inclinaison de l’épiglotte. Lors d’expériences préliminaires, Swall-E a démontré sa capacité
à avaler un bolus épais de 10 ml en moins d’une seconde sans aspiration dans les voies respiratoires.

Schéma de la création du robot :

↴↱

Pourquoi simuler la déglutition ?

La déglutition est l’une des fonctions les plus complexes du corps humain, entièrement pilotée par le tronc cérébral. Les techniques d’imagerie médicale existantes tel que la vidéofluoroscopie, l’IRM dynamique ou la nasofibroscopie permettent de l’observer, mais exposent parfois les patients à des radiations ou restent invasives. Il manquait un outil reproductible, testable en laboratoire, sans contrainte éthique. L’intérêt de cette solution est de pouvoir observer, tester et analyser différents scénarios sans intervention sur un patient réel. Les chercheurs peuvent ainsi mieux comprendre le fonctionnement de la déglutition et évaluer l’impact de nouvelles solutions médicales ou alimentaires.

Comment fonctionne le robot ?

Le robot reproduit avec précision trois mécanismes clés : la fermeture des cordes vocales (pour protéger les voies respiratoires), l’élévation du larynx et l’inclinaison de l’épiglotte. L’interface de contrôle associée permet de piloter chacun de ces mouvements avec précision qui autorise des comparaisons directes avec des données d’imagerie médicale réelle.

Aujourd’hui, le projet continue d’évoluer. Un algorithme de machine learning est en cours d’entraînement pour prédire les mouvements internes du robot et les confronter à ceux mesurés par IRM dynamique sur de vrais patients. Un jumeau numérique est également en développement. La boucle entre informatique et médecine entre le code et le corps se referme naturellement.

Des applications industrielles concrètes

Pour les entreprises du secteur médical, Swall-E représente une opportunité rare de tester des dispositifs, des biomatériaux ou des prothèses pharyngées sur un simulateur fiable, avant toute phase préclinique sur des sujets humains. Cela permet de réduire les coûts et d’aller plus vite du laboratoire à la mise en vente. La modularité du système permet d’anticiper les performances pour différentes morphologies anatomiques.

Les industriels impliqués dans les dispositifs médicaux, la robotique, les biomatériaux ou la mécatronique appliquée au vivant y trouvent un terrain d’expérimentation unique né à Strasbourg, au croisement d’un atelier informatique et d’un laboratoire de l’INSERM.

Revue de presse : https://lynxter.com/fr/explorer/blog/des-chercheurs-francais-exploitent-limpression-3d-de-silicone-pour-concevoir-un-simulateur-physique-de-deglutition