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Robot de chirurgie mini-invasive : aucun compromis sur la précision

Publié le 30 avril 2020 par Patrick RENARD
Source : MDP Maxon France
Le projet SMARTsurg s'est fixé comme objectif de repousser les limites de la chirurgie mini-invasive assistée par robot.

Le Bristol Robotics Laboratory a choisi d'intégrer les systèmes d'entraînement maxon dans le cadre d'un projet européen de développement de la chirurgie mini-invasive assistée par robot. Pour sélectionner les produits les mieux adaptés, il s'est appuyé sur la plateforme de configuration en ligne de maxon.

L'utilisation de robots en chirurgie mini-invasive offre de nombreux avantages par rapport à la chirurgie mini-invasive traditionnelle, notamment une meilleure vision pour le chirurgien, une précision optimisée et une plus grande dextérité. Si la popularité de cette technologie, désignée par l'acronyme anglais RAMIS pour robot-assisted minimally invasive surgery, ne cesse d'augmenter, son potentiel reste largement sous-exploité, notamment à cause des limites que lui imposent, à l'heure actuelle, le dispositif de commande, la remontée d'informations au chirurgien et les instruments chirurgicaux disponibles. Plus particulièrement, les nombreuses zones difficiles d'accès, le manque de retour d'informations sur la force exercée et l'utilisation d'instruments rigides dans un espace confiné entouré d'organes représentent un défi important pour l'adoption de cette technologie.

Pour lever ces freins, une équipe de 10 institutions européennes très expérimentées issues du domaine clinique, académique et industriel s'est mobilisée en développant le projet SMARTsurg.

Ce dernier a pour objectif de réduire la charge cognitive du chirurgien liée au fonctionnement du système afin de diminuer son temps de formation et de garantir un acte précis, fiable, d'une durée plus courte et applicable à plusieurs disciplines (urologie, chirurgie vasculaire, chirurgie orthopédique des tissus mous...). SMARTsurg s'oriente autour de 3 axes :

  • la conception d'instruments chirurgicaux agiles et anthropomorphes,
  • la réalisation d'exosquelettes adaptables aux mains du chirurgien pour guider les instruments chirurgicaux,
  • la réalisation de lunettes intelligentes pour offrir au chirurgien une reconstruction en 3 dimensions du champ opératoire (réalité augmentée)

Configuration en ligne : réactivité et produits sur mesure

Parmi les 10 participants au projet SMARTsurg figure le Bristol Robotics Laboratory (BRL) qui a choisi d'intégrer les produits maxon, fort de sa collaboration précédente avec cet expert en mécatronique sur différents projets.

L'instrument chirurgical sera contrôlé par des exosquelettes adaptés aux mains du chirurgien (source MDP Maxon France).

L'équipe utilise notamment des moteurs et des contrôleurs DC maxon pour piloter et positionner l'instrument chirurgical à 3 doigts qui pénètrera dans le corps du patient sous le contrôle des exosquelettes adaptés sur les mains du chirurgien.  Ce sont également les produits maxon qui ont été retenus pour les lunettes intelligentes, et ce grâce à leur précision élevée et à leur haute densité de puissance.

Priorité à la lutte contre le COVID-19

Maxon a lancé un processus nommé "Medical Fast Track" pour assurer le meilleur service possible pour les besoins d'applications critiques associés à la lutte contre la pandémie. Ce processus est examiné en temps réel afin d'accélérer les demandes urgentes de produits. L'équipe de gestion du groupe maxon (Business Unit Medical) examine chaque demande et trouve une solution au besoin, en hiérarchisant les efforts de fabrication au niveau mondial pour garantir que la production et l'expédition des produits à ses clients essentiels dans le domaine médical se fassent rapidement.

BRL a eu recours ici au configurateur en ligne de maxon, qui lui a permis de sélectionner et de configurer le moteur compact avec balais DCX 19 S, associé à un réducteur GPX 22 et le codeur ENX 10. Configurer soi-même, sans les contraintes d’interprétation des fiches techniques et des allers-retours avec le fournisseur, permet de simplifier les commandes de systèmes motorisés. Dans cette optique, maxon a mis au point cet outil de gestion de la configuration et des process appelé CTO, ce qui signifie "configure-to-order" (configurer pour commander). Il s’agit d’un moyen simple, facile et rapide de configurer et de commander un entraînement, livré dans un délai très court de 11 jours.

La conception en ligne des produits maxon par le BRL a permis d'obtenir le meilleur compromis en termes de couple de sortie, de vitesse et de retour d'informations sur les codeurs. Les dimensions ont également été adaptées facilement en incluant tous les détails techniques de l’ensemble (modèle CAO 3D inclus) en quelques clics. Le contrôleur de positionnement maxon EPOS2 et le protocole de communication CAN ont été utilisés pour s'assurer que chaque axe réponde aux commandes du contrôleur maître en termes de position, vitesse et couple.

Des produits conçus spécifiquement pour le secteur médical

MDP maxon France, filiale française du groupe, a publié en septembre dernier un livre blanc dédié aux défis des 10 prochaines années de la robotique chirurgicale et de l’imagerie. Disponible gratuitement au téléchargement, cet ouvrage propose une vue détaillée de l’évolution de la motorisation et des solutions mécatroniques pour supporter ces innovations.

Maxon s'est spécialisé dans le développement et la production de micro-entraînements destinés au secteur médical et qui sont, de ce fait, soumis à un niveau élevé d'exigences :  précision, stérilisabilité, fluidité, silence de fonctionnement et faible échauffement des entraînements DC et EC. Pour chaque type d'utilisation, l'entreprise propose des motorisations et commandes appropriées, en stricte conformité avec la norme ISO 13485, ou élaborent une solution sur mesure. Ses produits sont utilisés dans différentes applications, qu'il s'agisse de pompes à insuline, de robots chirurgicaux, d'outils à main de précision ou encore de prothèses, pour ne citer que quelques exemples.


www.mdp.fr

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