Rapport d'activité - Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique

une difficulté d’autant moins triviale que l’instrument
est manipulé par un opérateur qui applique luimême
des efforts sur le dispositif, efforts qu’il faut
être capable de distinguer. Un agencement structurel
original permet de résoudre ce problème de
la mesure des efforts distaux par un capteur en
«base »fixé à la poignée, (2011ACTI2338).
Résultats marquants – Jaimy : un transfert réussi vers l’exploitation clinique
En laparoscopie, le chirurgien qui manipule des instruments longs et fins, insérés
dans l’abdomen à travers des canules, perd beaucoup en dextérité par rapport à
la chirurgie ouverte. Afin d’augmenter cette dextérité, il est nécessaire d’ajouter
aux instruments des mobilités intracorporelles. Les solutions disponibles pour une
utilisation clinique ne sont pas satisfaisantes d’un point de vue ergonomique ou
économique.
Il y a quelques années, la société Endocontrol nous a posé la question suivante :
comment réaliser un instrument doté de mobilités distales robotisées, suffisantes
pour la réalisation de gestes complexes comme des sutures, insérable dans des
canules de 5 mm de diamètre, avec un coût de réalisation compatible avec les
contraintes médico-économiques qui pèsent sur la pratique de la chirurgie ?
Plusieurs problèmes importants se sont posés, parmi lesquels le choix d’une cinématique
distale minimale, le choix d’un mode de contrôle, l’agencement des commandes,
l’intégration mécatronique (axe 2). Pour pouvoir les traiter, nous avons
développé un simulateur qui a permis l’évaluation de diverses solutions candidates
par prototypage virtuel. Des campagnes expérimentales d’évaluation ont permis de
mesurer l’impact des choix de commande (axe 3) et d’ergonomie de la poignée non
seulement sur les performances du gestes mais aussi sur la posture de l’utilisateur
(axe 1).
Le 20 décembre 2011, le Professeur Brice Gayet, de l’Institut Mutualiste Montsouris
et membre de l’équipe Agathe a réalisé la première chirurgie sur patient
humain (myotomie de Heller en ambulatoire) avec l’instrument Jaimy, nom choisi
par Endocontrol pour le produit commercial issu de ces recherches et breveté en
co-propriété UPMC-Endocontrol (axe 4).
11.2.4.3 Axe 3 : Commande pour l’assistance au geste
La synthèse de lois de commande pour les dispositifs
comanipulés d’assistance au geste renferme une
difficulté propre liée au contrôle moteur humain :
pour une interaction intuitive, il est nécessaire que
le système puisse comprendre les intentions motrices
du sujet et s’y adapter en temps réel.
Les fonctions que peuvent offrir les systèmes de comanipulation
sont très nombreuses et leur utilité
pour l’assistance au geste thérapeutique prend des
formes très variées.
A. Extension de mouvement
Dans les interventions de chirurgie mini-invasive, les
instruments passent à travers une canule qui limite
à 4 le nombre de degrés de liberté de l’effecteur. La
dextérité du praticien peut être augmentée grâce
à des instruments avec mobilités distales et intracorporelles.
Le comanipulateur prend alors la forme
d’un instrument articulé actif tenu dans la main.
Le dispositif permet une extension de mouvement :
les mouvements intra-corporels sont commandés
par l’utilisateur via la poignée de l’instrument et
s’ajoutent aux mouvements extra-corporels de l’instrument.
L’activité de recherche dans la mise en œuvre
de ces dispositifs portent principalement sur les aspects
de conception (miniaturisation, couplage des
chaines cinématiques...). Cependant, ces dispositifs
exploitent souvent des actionneurs spécifiques dont
la commande bas-niveau n’est pas triviale. Ainsi, il
a fallu développer des lois de commande pour des
actionneurs à alliage à mémoire de forme de façon
à piloter des cathéters actifs pour de la neuroradiologie
(2011ACLI1987) ou des asservissements
visuels pour le balayage d’une sonde optique en
contact avec des tissus mous (2011ACTI2148).
Au dela des commandes bas niveau, il faut définir
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