L’analyse des systèmes existants l’a montré précédemment : le choix de la localisation du dispositif dans la salle d’opération va avoir une influence consé- quente sur l’ergonomie générale, tant pendant la manutention et l’installation que durant l’utilisation. Ce choix va aussi se répercuter directement sur l’ar- chitecture globale du robot. Il est par exemple évident qu’un robot posé au sol doit être lourd pour être stable, alors qu’il faut en minimiser la masse s’il est placé sur l’abdomen du patient. C’est pourquoi nous allons traiter cette question en premier lieu.
Dans une salle d’opération, il est possible de placer le robot : – au sol,
– sur la table, en le fixant à un rail latéral, – sur le patient,
– sur le chirurgien lui-même, – ou encore au plafond.
La dernière proposition peut être écartée d’emblée. La procédure d’instal- lation et de retrait du dispositif serait en effet assez compliquée et nécessiterait probablement des modifications permanentes du plafond ; à moins que le robot ne soit placé de manière définitive dans une salle d’opération, ce qui ne semble guère opportun. De même, un robot porté par le chirurgien, tel le Hands Free Navigation System [Minor 2009], impose au chirurgien de rester immobile, ce qui va à l’encontre de notre objectif d’augmentation de confort et d’ergonomie. Les trois autres possibilités présentent chacune certains avantages, et ne peuvent être départagées aussi aisément. Nous les avons dès lors comparées selon plusieurs critères issus du graphe des objectifs établi précédemment.
La légèreté serait un avantage à de nombreux points de vue. Un robot placé
sur le patient devra être fort logiquement compact et léger, tandis qu’un dispositif au sol devra être lourd pour rester stable. On peut penser qu’un robot fixé au rail latéral sera un peu plus lourd que le premier, à cause de la distance plus importante par rapport à l’incision.
La facilité de placement a une influence importante sur la durée d’instal-
lation. Fixer le robot sur l’abdomen du patient et le stabiliser semble sensiblement plus difficile qu’au sol ou sur la table.
La simplicité des réglages initiaux est un facteur déterminant. Et l’ali-
gnement du robot avec l’incision est assez immédiat s’il est posé directe- ment sur l’abdomen et centré sur le trocart, alors qu’il requiert a priori plus de manipulations et d’ajustements dans les autres cas.
La minimisation des ajustements en cours d’opération, en particulier
lors d’une modification de la hauteur ou de l’inclinaison de la table, est garantie lorsque le robot est déplacé avec celle-ci. Au contraire, si le dispositif est posé au sol, il faut détacher le laparoscope avant la re- configuration de la table, et le reconnecter après réalignement éventuel du robot sur l’incision.
La compacité en usage englobe le volume propre du robot, ainsi que l’es-
pace balayé par ses parties mobiles lors des déplacements du laparoscope. En toute logique, le robot posé au sol est supposé le plus encombrant, tant en volume propre que balayé. Celui posé sur l’abdomen a un en- combrement dynamique quasi nul, mais occupe un volume statique qui peut restreindre les mouvements des instruments chirurgicaux. Quant à la fixation sur le bord de la table, elle permet de réduire l’encombre- ment statique, mais au prix d’un plus grand volume balayé par le bras rejoignant le laparoscope, proche du centre de la table.
La facilité de rangement est directement fonction de la masse et du volume
du système, ce qui favorise le positionnement sur le patient et pénalise le placement au sol.
La stabilité de l’image dépend de la rigidité de la fixation et du dispositif.
Il est probable que la fixation sur le patient offre de piètres performances en la matière, alors que le placement au sol permet une grande stabilité, pour autant que la rigidité du dispositif soit adaptée. Les rails latéraux sont quant à eux assez peu rigides en torsion, ce qui pourrait occasionner quelques tremblements lors de la mise en mouvement et de l’arrêt du laparoscope, mais sans affecter outre mesure la stabilité de l’image à l’arrêt.
La minimisation des efforts en usage normal dépend de nombreux fac-
teurs intrinsèques à l’architecture du robot, mais on peut cependant sup- poser que le poids propre du robot posé sur le patient et les efforts né- cessaires à le stabiliser seront supérieurs à ceux induits sur la paroi ab- dominale par les deux autres solutions.
La stérilité enfin, est un critère crucial. Le robot posé au sol ou fixé à la table
peut facilement être emballé d’un drap stérile, bien que le robot posé sur la table soit plus proche du patient, ce qui augmente les risques de faute involontaire de stérilité. Quant au robot posé sur l’abdomen, il doit pour bien faire être entièrement stérile, au vu de sa proximité avec l’incision. Cela implique un nettoyage, une désinfection et une stérilisation en au- toclave après chaque intervention et contraint fortement le déroulement d’une journée opératoire, à moins bien sûr de disposer de plusieurs robots. Ces différents critères de choix sont reportés dans le tableau 3.1, accom- pagnés de leurs poids respectifs issus du graphe des objectifs (multipliés par
Critère Poids Sol Table Patient
Légèreté 0,25 1 3 4
Placement aisé 0,50 3 3 1
Réglages initiaux 1,00 2 2 4
Ajustements durant l’opération 0,50 1 4 4
Encombrement en usage 1,00 1 3 3
Rangement 0,25 1 3 4
Stabilité de l’image 0,50 4 3 1
Efforts en usage normal 0,30 3 3 2
Stérilité 1,00 4 3 1
Total (pondéré) 21,20 12,40 15,40 13,60
Écart-type (non pondéré) – 1,30 0,50 1,41
Tableau 3.1 – Choix du placement du robot
10 pour plus de clarté). Pour chacun de ces critères, un score est attri- bué aux trois solutions, en fonction des commentaires émis ci-dessus. Nous avons choisi une échelle entière allant de 0 (solution inadéquate) à 4 (excel-
lente), passant par faible, satisfaisante et bonne comme recommandé dans
[Pahl 1996, Cross 2000]. Une approche plus quantitative basée sur des per- formances réelles aurait été plus précise. On aurait par exemple pu accorder pour le critère légèreté un score sur une échelle inversement proportionnelle à la masse du dispositif. Cependant, cette méthode est plus adaptée pour comparer des pistes d’amélioration d’un design existant dans un but précis (augmenta- tion du rendement, diminution de la consommation d’une voiture etc.) afin de déterminer de manière fiable et univoque la meilleure solution. Dans notre cas de conception depuis une feuille quasi blanche, une telle quantification a priori des alternatives demanderait que plusieurs solutions complètes soient conçues et réalisées en parallèle pour évaluer finement des indices de performance vis- à-vis des critères. La comparaison qualitative utilisées dans cette recherche se veut nettement plus simple à établir, tout en permettant de déceler les ten- dances générales et d’identifier une bonne solution, ce qui est bien notre but à ce stade de la conception.
cette solution a l’écart-type1 le plus faible, ce qui indique son homogénéité par rapport aux différents critères ; à l’inverse, le placement sur le patient est très performant pour certains critères, et très faible pour d’autres. C’est par conséquent au rail latéral de la table que nous fixerons notre dispositif.