Cholécystectomie par laparoscopie avec le robot MC 2 E

Durant cette expérience, le robot MC2E a été utilisé comme une troisième main pour tirer la vésicule à la place du chirurgien, au fur et à mesure que ce dernier détache, d’une seule main, la vésicule du foie. Le chirurgien, ayant une main libérée, peut positionner seul l’endoscope sans faire appel à un assistant, comme montré sur la figure 3.28.

Instrument MC2E

vésicule biliaire

Instrument du chirurgien

Fig.3.28 – Robot MC2E lors d’une opération in vivo de cholécystectomie par laparosco-pie.

Dans un premier temps, le chirurgien co-manipule le robot MC2E, commandé en mode transparent, pour aller saisir la vésicule avec l’instrument du robot (une pince à préhen-sion). Une fois la zone de dissection dégagée, le robot est bloqué à la position correspon-dante et la poignée de l’instrument est verrouillée, pour empêcher l’ouverture des mors de la pince (le robot ne doit pas relâcher la vésicule). À la demande du chirurgien, le robot est commandé en effort constant pour tirer (ou pousser) la vésicule au fur et à mesure que le chirurgien utilise son bistouri électrique pour détacher la vésicule du foie. Au besoin, le chirurgien peut demander de repasser en mode co-manipulation pour repositionner le

robot MC2E et saisir la vésicule en un autre point. Une fois la vésicule détachée du foie, le robot est bloqué à une position désirée, pour permettre au chirurgien de fermer l’artère et le canal cystique pour ensuite les sectionner. À la fin de l’opération, la poignée de l’instrument est déverrouillée pour permettre au chirurgien de récupérer la vésicule avec un autre instrument et d’extérioriser la vésicule par l’orifice péri-ombilical.

Cette opération a été menée avec succès, à deux reprises (le 30 septembre et le 10 octobre 2005), à l’école de chirurgie de Paris par le docteur Nicolas Bonnet, chirurgien à l’hôpital la Pitié Salpêtrière de Paris. Il est à noter qu’un problème de compatibilité électromagnétique a été observé : les arcs électriques du bistouri perturbent la mesure des efforts. Ce problème n’a cependant pas perturbé le déroulement de l’opération mais doit être résolu pour les prochains essais cliniques du robot MC2E.

3.5 Conclusion

Dans ce chapitre, des expériences avec le robot MC2E ont été présentées. Le prin-cipe du trocart instrumenté a été validé par des expérimentations en laboratoire où il a été montré que ni les frottements, ni les interactions entre le trocart et l’abdomen, n’in-fluencent la mesure des efforts d’interaction instrument-organe.

Concernant l’algorithme de compensation de gravité, les bonnes performances observées lors des expériences in vitro sont dégradées lorsque le robot est monté sur un patient du fait des mouvements respiratoires. Cependant, un recalage du zéro du capteur permet d’obtenir des performances satisfaisantes en pratique si la zone de travail reste suffisam-ment petite.

En ce qui concerne la commande en effort, après avoir validé expérimentalement les pro-positions théoriques du chapitre 2, nous avons montré comment la commande en effort permet au robot MC2E d’appliquer un effort constant sur un organe présentant des mou-vements physiologiques, par simple effet du rejet de la perturbation. Il et clair que ces performances pourraient être accrues si un mécanisme spécifique de rejet de perturbation était mis en œuvre, comme c’est la cas dans [Ginhoux 03], où une commande prédictive est utilisée.

Enfin, nous avons présenté une première application clinique potentielle du robot MC2E. Il s’agit d’une opération de cholécystectomie par laparoscopie, pour laquelle le robot remplace, en mode autonome et grâce à l’asservissement des efforts, la main gauche du chirurgien manipulant la vésicule.

Après ces résultats encourageants, nous nous sommes intéressés à la télé-manipulation à retour d’efforts, en couplant le robot MC2E à un bras maître actionné.

Vers une Télémanipulation à Retour

d’Effort pour la Chirurgie Endoscopique

Dans ce chapitre on s’intéresse au problème de la télé-manipulation en chirurgie en-doscopique, en s’appuyant sur les résultats présentés aux chapitres précédents. Après un rapide aperçu des méthodes et techniques utilisées pour la téléopération à retour d’effort dans le paragraphe 4.1, on propose dans le paragraphe 4.2 un schéma de commande pour le couplage position/force entre un bras maître à 3 ddl (le Virtuose 3D d’Haption) et le manipulateur cinématiquement contraint MC2E. Ce couplage reprend la formulation passive de la commande en effort, en ceci qu’il est construit en exprimant, au niveau ar-ticulaire, l’équilibre entre l’effort mesuré sur les organes et l’effort restitué au chirurgien, virtuellement couplé à la pointe de l’instrument. Le paragraphe 4.3 est consacré aux résul-tats expérimentaux, mettant en évidence d’une part l’absence d’instabilités cinématiques et, d’autre part, l’apport d’un retour d’effort pour une tâche de suivi de trajectoire.

4.1 Téléopération à retour d’effort

En téléopération à retour d’effort, l’opérateur réalise une tâche sur un environnement distant, en télé-manipulant un robot esclave, via une interface haptique (un bras maître à retour d’effort). L’interface haptique est un bras manipulateur qui possède des axes actifs (motorisés) permettant de reproduire, au niveau de son extrémité (poignée de saisie), les efforts d’interaction exercés par l’effecteur du bras esclave sur l’environnement.

teur peut ainsi ressentir et maîtriser les efforts que l’esclave applique sur l’environnement. La conception des dispositifs haptiques est l’objet d’une recherche active qui a abouti à la mise sur le marché de plusieurs dispositifs industrialisés.