Des chercheurs développent le premier dispositif chirurgical laparoscopique à quatre bras
Des chercheurs de l’EPFL ont développé le premier système permettant une chirurgie laparoscopique à quatre bras en contrôlant deux bras robotiques supplémentaires via des interfaces haptiques avec le pied.
Les roboticiens de l’EPFL ont combiné la manipulation de plusieurs membres avec une augmentation avancée à contrôle partagé pour une avancée sans précédent dans le domaine de la chirurgie laparoscopique. Les résultats, publiés dans Le Journal international de recherche en robotique, confirment la faisabilité de la configuration permettant de réduire la charge de travail du chirurgien et d’améliorer la précision et la sécurité. Des spécialistes ont déjà été formés avec succès sur le système et des essais cliniques sont en cours à Genève.
En étroite collaboration entre le groupe de recherche REHAssist et le Laboratoire d’algorithmes et systèmes d’apprentissage (LASA), Ph.D. les étudiants Jacob Hernandez et Walid Amanhoud et une équipe de chercheurs ont développé un système qui permet aux chirurgiens, en plus de leurs deux bras naturels, de contrôler deux bras robotiques supplémentaires à l’aide d’interfaces haptiques du pied à cinq degrés de liberté. Chaque main contrôle un instrument de manipulation, tandis qu’un pied contrôle un endoscope/caméra et un autre pied contrôle une pince actionnée.
Une innovation clé de ce système réside dans le contrôle partagé entre le chirurgien et les assistants robotiques. Le cadre de contrôle développé par les chercheurs garantit que le chirurgien et les robots peuvent travailler en collaboration dans un espace de travail concurrent tout en répondant aux exigences de précision et de sécurité de la chirurgie laparoscopique.
Selon Mohamed Bouri, responsable du groupe REHAssist, « les actionneurs des pédales donnent un retour haptique à l’utilisateur, guidant le pied vers la cible comme s’il suivait un champ de forces invisible, et limitent également la force et le mouvement pour garantir que les mouvements erronés des pieds ne mettent pas le patient en danger. Bouri poursuit : « Notre système ouvre de nouvelles possibilités aux chirurgiens pour effectuer des procédures laparoscopiques à 4 mains, permettant à une seule personne d’effectuer une tâche qui est habituellement effectuée par deux, parfois trois personnes. »
Minimiser la fatigue
Connu sous le nom de contrôle partagé, la robotique dirige parfois le contrôle de l’instrument par le chirurgien en prédisant où le chirurgien souhaite se déplacer. Par exemple, lorsque vous faites un nœud, l’endoscope s’ajuste dans la bonne position et la pince peut s’écarter.
“Contrôler quatre bras simultanément, de plus avec ses pieds, est loin d’être routinier et peut s’avérer assez fatigant. Pour réduire la complexité du contrôle, les robots assistent activement le chirurgien en coordonnant leurs mouvements avec ceux du chirurgien grâce à une prédiction active de l’intention du chirurgien et suivi visuel adaptatif des instruments laparoscopiques avec la caméra. De plus, une assistance est proposée pour une préhension plus précise des tissus”, précise le Professeur Aude Billard, responsable du LASA.
Bouri ajoute : « En intégrant des assistants robotiques commandés au pied et des stratégies de contrôle partagées, nous réduisons la charge mentale et physique des chirurgiens et nous émettons l’hypothèse d’améliorer les résultats chirurgicaux. »
Collaboration avec les chirurgiens
Une étude utilisateur approfondie auprès de chirurgiens en exercice a été menée pour évaluer la facilité d’utilisation et l’efficacité du système. Selon le Dr Enrico Broennimann, qui a participé aux essais en collaboration avec la Fondation suisse pour l’innovation et la formation en chirurgie (SFITS), “l’idée d’utiliser activement ses pieds pour effectuer une chirurgie assistée par robot est une bonne idée, et c’est définitivement une compétence qui s’apprend. J’aimerais la voir mise en œuvre dans la salle d’opération, peut-être sous la forme d’un cockpit éloigné du patient pour augmenter l’ergonomie.
Alors que le système continue d’être testé et amélioré, les résultats publiés dans cette étude confirment la faisabilité d’effectuer des tâches de type chirurgical à quatre bras sans formation intensive. Il a été constaté que les stratégies de contrôle partagé mises en œuvre dans le système réduisent la charge de travail, améliorent les performances, augmentent la fluidité et améliorent la coordination lors des tâches laparoscopiques.
