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Comanipulation en microchirurgie

Dossier - Robots chirurgiens : la comanipulation, avenir de la chirurgie ?
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Les robots sont, initialement, des machines destinées à remplacer l’Homme. Pour de nombreuses applications, comme la chirurgie, ce concept trouve ses limites, soit parce que nous ne sommes pas prêts à laisser une machine remplacer un être humain, robot et chirurgien travaillent donc ensemble.

  
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Mais les applications de la comanipulation ne sont pas limitées à la mise en œuvre de guides pour l'usinage en orthopédie. Elles sont utiles également en microchirurgie.

Schéma de principe du système Micron pour l’assistance à la microchirurgie. On exploite ici le principe de comanipulation série. © WeiTech Ang

En microchirurgie (par exemple de l'œil, ou de l'oreille), les gestes sont si fins que les limites physiques des capacités humaines de manipulation (résolution géométrique, précision, sensibilité aux efforts) sont atteintes ; la comanipulation est alors une façon d'augmenter ces capacités.

Le principe du filtrage actif pour la microchirurgie

Les efforts ressentis par le chirurgien peuvent être ainsi multipliés grâce à un dispositif actif, ce qui permet une perception augmentée. Alternativement, un filtrage actif des hautes fréquences peut contribuer à limiter les microtremblements, ce qui peut être réalisé soit par un comanipulateur série, soit par un comanipulateur parallèle.

Un bon exemple de filtrage actif est celui du système Micron pour l'assistance à la chirurgie de l'œil, développé à Carnegie Mellon University aux États-Unis. Le système est tenu dans la main mais la pointe n'est pas solidaire du manche. Un système à actionneurs piézoélectriques permet de faire bouger la pointe avec une très grande dynamique. Dans le manche, des accéléromètres, similaires à ceux qui sont embarqués dans une manette Wii, enregistrent les mouvements de la poignée, donc du chirurgien.

Un filtrage intelligent permet de distinguer les mouvements à basse fréquence (lents), qui correspondent aux mouvements intentionnels et les mouvements à haute fréquence (rapides), qui sont les tremblements. Les actionneurs sont commandés pour compenser les mouvements rapides, selon un principe d'annulation qui ressemble à celui des casques antibruit.