Waleo 3 : Déclarations d'intention (PDF) - Recherche et Technologie
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<strong>Waleo</strong> 3 <strong>Déclarations</strong> d’intention<br />
Acronyme : TEGORA<br />
Titre : Dispositif de transfert <strong>et</strong> de guidage intra-opératoire à recalage automatique pour la chirurgie orthopédique<br />
Durée : 48 mois<br />
Promoteur : Benoit Raucent, Université Catholique de Louvain<br />
Coord. scient. : Bruno Dehez (010/47.22.86)<br />
Partenaire n˚1 : Prof. Jacques VERLY <strong>et</strong> Prof. Justus PIATER<br />
Institut Montefiore<br />
Université de Liège<br />
Partenaire n˚2 : Prof. René PATESSON<br />
Centre de <strong>Recherche</strong>s en Ergonomie Appliquée aux <strong>Technologie</strong>s de l’Information <strong>et</strong> de la Communication<br />
(CREATIC)<br />
Université Libre de Bruxelles<br />
Partenaire n˚3 : Prof. Xavier BANSE<br />
Service d’orthopédie <strong>et</strong> traumatologie de l’appareil locomoteur<br />
Cliniques universitaires Saint-Luc<br />
Partenaire n˚4 : Prof. Philippe GILLET<br />
Service de Chirurgie de l’appareil locomoteur<br />
Centre Hospitalier Universitaire de Liège<br />
Parrain n˚1 : Medsys S.A. (Gembloux)<br />
Laurent FERRIERE<br />
Parrain n˚2 : Aériane S.A. (Gembloux)<br />
Vincent PIRET<br />
Résumé<br />
La chirurgie des os évolue vers une planification 3D de l’intervention (où<br />
découper, comment placer le greffon ou la prothèse,. . . ) sur un modèle virtuel<br />
du patient obtenu par traitement d’images médicales, <strong>et</strong> la reproduction<br />
la plus fidèle possible de c<strong>et</strong>te planification sur le patient. Le transfert intraopératoire<br />
est actuellement réalisé au moyen de dispositifs de navigation<br />
optique, pour guider visuellement le chirurgien, ou à l’aide de robots qui<br />
effectuent la découpe, seuls ou sous contrôle du chirurgien. Ces derniers<br />
sont encombrants, requièrent un recalage manuel entre la planification <strong>et</strong><br />
le patient, <strong>et</strong> sont assez onéreux. Quant aux localisateurs optiques, ils sont<br />
peu ergonomiques, ont une résolution limitée, nécessitent aussi un recalage<br />
manuel, <strong>et</strong> n’apportent au final qu’une faible assistance au geste durant<br />
l’intervention.<br />
Le concept proposé consiste en un système électromécanique compact,<br />
destiné à guider précisément les différents outils du chirurgien durant les<br />
phases de découpe des os, <strong>et</strong> capable de se recaler automatiquement par<br />
rapport à la planification. C<strong>et</strong>te innovation sera permise via la combinaison<br />
dans un seul dispositif de trois sous-systèmes : un porteur mécanique articulé<br />
blocable, un effecteur électromécanique compact de positionnement<br />
<strong>et</strong> de guidage des outils de coupe, <strong>et</strong> un système embarqué de localisation<br />
<strong>et</strong> de recalage automatique.<br />
Le porteur consistera en une structure articulée passive de type anthropomorphe.<br />
Il sera composé de bras en matériau composite, légers <strong>et</strong> très<br />
rigides, <strong>et</strong> d’articulations blocables, pour lesquelles le recours à l’hydraulique<br />
est pressenti. En eff<strong>et</strong>, c<strong>et</strong>te technologie allie puissance <strong>et</strong> compacité,<br />
<strong>et</strong> perm<strong>et</strong> une commande centralisée. L’effecteur, quant à lui, sera une<br />
structure active plus p<strong>et</strong>ite, perm<strong>et</strong>tant de positionner <strong>et</strong> d’orienter finement<br />
un guide pour les outils du chirurgien. Finalement, le système embarqué<br />
servira à acquérir des images du champ opératoire local. Un algorithme les<br />
traitera pour reconstituer la géométrie de l’os à découper <strong>et</strong> procèdera à la<br />
registration avec le modèle virtuel du patient. C<strong>et</strong>te registration perm<strong>et</strong>tra<br />
enfin l’alignement automatique du guide de coupe par l’effecteur.<br />
Le développement d’un tel système comporte plusieurs enjeux scientifiques<br />
<strong>et</strong> technologiques :<br />
- l’optimisation d’un robot hybride, en ce compris son architecture, ses actionneurs,<br />
sa transmission, ses capteurs, <strong>et</strong> ses freins, sous les contraintes<br />
de rigidité, de compacité, de précision, <strong>et</strong> de stérilisabilité ;<br />
- l’automatisation de la procédure de recalage, depuis l’acquisition des<br />
images jusqu’à la registration patient-modèle, au travers d’un algorithme<br />
robuste <strong>et</strong> rapide ;<br />
- l’intégration des trois sous-systèmes dans un dispositif sûr, fiable <strong>et</strong> ergonomique.<br />
Pour mener à bien c<strong>et</strong>te recherche, un consortium est en cours de constitution,<br />
pour allier les différentes compétences nécessaires en chirurgie orthopédique<br />
(CHU Liège, Saint-Luc), en conception <strong>et</strong> réalisation de robots<br />
médicaux (UCLouvain - CEREM), en traitement d’images médicales (ULg<br />
- Institut Montefiore), en ergonomie informationnelle <strong>et</strong> des activités motrices<br />
(ULB - CREATIC), <strong>et</strong> en gestion du risque <strong>et</strong> contrôle de qualité<br />
(Sirris, consultant).<br />
Au terme du proj<strong>et</strong>, le dispositif compl<strong>et</strong> pourrait être produit en Région<br />
Wallonne, grâce entre autres à la maîtrise de la fabrication des matériaux<br />
composites d’Aeriane, <strong>et</strong> distribué dans les centres hospitaliers par Medsys.<br />
TEGORA (177) Page 57/66
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