Assistance en chirurgie endovasculaire

Peu de travaux concernent la chirurgie endocardiaque à c÷ur battant. An d'explorer et de réaliser des gestes endocardiaques à c÷ur battant, il est nécessaire d'utiliser un type d'imagerie non invasif. L'échographie par ultrasons est sans doute de loin la technique la plus employée en raison de son faible coût, et de sa facilité d'utilisation. De plus, les cadences d'acquisition des appareils échographiques ore un échantillonnage susant pour suivre des structures anatomiques qui se déforment au cours du temps comme le c÷ur.

1.3. Assistance robotique pour la chirurgie cardiaque

échographique concernent les ponctions péricardiques. Le système CASPER développé au laboratoire TIMC de Grenoble [Chavanon et al., 1999] [Chavanon et al., 2000] permet de réaliser une ponction péricardique qui consiste à évacuer une poche de liquide située entre les deux feuillets du péricarde. L'intervention se déroule alors par voie percutanée en utilisant l'imagerie échographique pour guider l'aiguille. Compte tenu de la localisation de la maladie, l'intervention percutanée est réservée pour de larges épanchements facilement détectables. Le principe repose sur l'utilisation d'une sonde échographique et d'un système de localisation qui dénit la situation de l'instrument par rapport au plan échographique. A partir des acquisitions échographiques, une zone de sécurité dans l'épanchement est calculée. La dénition de cette zone prend en compte les mouvements cardiaques, ce qui permet de dénir une cible et une trajectoire de ponction sûres. Un retour visuel permet au chirurgien de contrôler la trajectoire qu'il réalise, de la comparer à la trajectoire prédénie et de corriger son geste pendant l'intervention. Ce geste peut maintenant être également assisté par le robot Padyc [Schneider et al., 2000] qui fournit de façon synergique des contraintes sur les déplacements de l'instrument selon la planication pré-opératoire.

Zhong et al [Zhong et al., 2005] ont proposé d'utiliser un modèle de l'oreillette gauche pour guider une ablation d'endocarde an de soigner une brillation auriculaire. Le mo- dèle 4D (3D + t) obtenu est généré à partir de séquences d'images issues d'un scanner tomographique à rayon X qui fournit 10 images par cycle cardiaque. Ce modèle est utilisé pour renvoyer au chirurgien l'évolution de la position d'un cathéter d'ablation repéré par un localisateur magnétique. Au début de l'intervention, le chirurgien désigne diérents points de contrôle sur la surface de l'endocarde qui sont repérés par échographie. Le re- calage du modèle est réalisé en utilisant l'information fournie par traitement de l'image échographique. La position du catheter est achée sur le modèle virtuel du c÷ur et le chi- rurgien déplace l'instrument comme s'il était face à l'endocarde. Ce système ne présente néanmoins pas de robotisation de la tâche.

Dans le cadre du traitement d'une brillation atriale, l'ablation d'une zone de l'en- docarde de l'oreillette gauche permet d'obtenir de bons résultats. Une procédure mini- invasive a récemment été proposée. Elle consiste à employer un instrument exible qui permet d'appliquer un ensemble d'électrodes sur l'endocarde. Pour manipuler cet ins- trument, seule l'imagerie échographique ore la perspective de visualiser sa position en temps réel. Dans [Hastenteufel et al., 2006], les auteurs ont évalué ex vivo la réalisation de l'intervention avec un robot guidé sous échographie. Les problèmes de reconnaissance de l'instrument dans un c÷ur battant à partir des images échographiques ne sont pas encore discutés.

Les interventions endo-cavitaires sont délicates compte tenu de la déformation du c÷ur et de la mobilité de ces composants. Cependant, les chirurgiens commencent à s'intéresser à la possibilité de réaliser ces interventions de façon autonome. Ainsi, les travaux développés au sein du projet ROBEA Gabie concernent la chirurgie valvulaire avec comme objectif de proposer une solution pour réparer la valve mitrale sous imagerie échographique à c÷ur battant. La diculté réside d'une part dans la mobilité de la valve mitrale qui présente une grande dynamique, et d'autre part dans le contrôle d'un système pour guider un instrument dans le plan échographique. Ce projet sera détaillé au paragraphe 4.1.1.

1.3.4 Discussion

Le problème de l'assistance robotique pour la chirurgie cardiaque sur lequel nous nous focalisons est la gestion de la mobilité et de la déformation des structures anatomiques

La solution envisagée pour la chirugie en vision endoscopique est la compensation au- tomatique des déplacements de la surface du c÷ur pour donner l'impression au chirugien de travailler sur un épicarde virtuellement stabilisé. Les architectures de commande néces- sitent une estimation du mouvement à compenser. Ce point reste encore à améliorer : les méthodes basées sur les mesures ultrasonores (Sonomicrometricy—) fournissent des me- sures ables et précises des déplacements mais la contrainte d'utilisation de ces systèmes ne permet pas d'envisager leur application en chirurgie ; l'estimation de mouvement à par- tir de l'analyse des images endoscopiques est l'approche la plus réaliste : le capteur existe et est déjà intégré dans les interventions mini-invasives et aucune contrainte n'est ajou- tée pour estimer les mouvements du c÷ur. Néanmoins, il est encore nécessaire d'intégrer dans la scène de l'information a priori. De plus, la précision cartésienne des estimations obtenues n'est pas évaluée.

En chirurgie endovasculaire sous échographie, les interventions assistées sont limitées à des procédures où la mobilité et la déformation du myocarde ne sont pas trop contrai- gnantes pour la réalisation du geste chirurgical. Il s'agit de dénir des procédures sécurisées en utilisant l'échographie pour repérer les zones à risque ou de localiser l'outil à l'intérieur du c÷ur dans des cavités à mobilité réduite (oreillette). Des solutions pour les interven- tions sur des structures à forte mobilité n'ont pas encore été proposées, en particulier pour la chirurgie valvulaire où les feuillets des valves présentent une forte dynamique. Il faut donc penser à des solutions pour estimer le mouvement de telles structures à partir d'une image échographique et développer une architecture de commande adaptée à ce type d'image.