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Description
Titre : Dispositif robotisé d'intervention chirurgicale à bras articulé
porteur d'un
instrument
[0001] La présente invention concerne un dispositif robotisé d'intervention
chirurgicale,
5 notamment dans le domaine oto-rhino-laryngologique mais pas seulement.
[0002] Elle s'applique plus particulièrement à un dispositif robotisé
comportant :
- un bras articulé à moteurs d'actionnement ;
- un instrument chirurgical porté par le bras articulé, présentant une
extrémité proximale de fixation au bras articulé et une extrémité distale
10 fonctionnelle ;
- un périphérique de commande du bras articulé pour un déplacement de
l'extrémité distale fonctionnelle de l'instrument chirurgical ; et
- des moyens de traitement d'instructions de déplacement fournies par le
périphérique de commande pour les convertir en instructions individuelles
15 de commande de chacun des moteurs d'actionnement du bras
articulé.
[0003] Un tel dispositif est décrit dans l'article de Miroir et al, intitulé
RobOtol : from
design to evaluation of a robot for middle ear surgery , publié à l'occasion
de la
conférence IEEE/RSJ International Conférence on Intelligent Robots and Systems
qui
s'est tenue du 18 au 22 octobre 2010 à Taipei (TW). Il présente une
architecture et une
20 cinématique particulièrement bien adaptées aux interventions chirurgicales
otologiques de l'oreille moyenne ou interne de patients. Ces interventions
sont
sensibles aux faux mouvements de sorte que l'assistance robotisée est une aide
précieuse.
[0004] Néanmoins, même avec cette aide, le praticien peut réaliser un mauvais
geste
25 lorsqu'il manipule le périphérique de commande compte tenu du volume
confiné dans
lequel il doit généralement opérer. Si dans la plupart des cas, la précision
du geste
chirurgical est telle qu'un léger écart est sans conséquence et aisément
rattrapable, il
existe des situations particulières dans lesquelles la tolérance est nulle ou
quasi nulle.
C'est le cas par exemple pour opérer un engagement ou désengagement linéaire
d'un
30 instrument chirurgical otologique à l'intérieur de l'oreille d'un
patient, ou pour dégager
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un axe de visualisation, par exemple l'axe optique d'un microscope, sans pour
autant
déplacer l'extrémité distale fonctionnelle de l'instrument.
[0005] Plus généralement, dans tout type d'intervention chirurgicale assistée
d'un
dispositif robotisé porteur d'un instrument chirurgical et manipulé à l'aide
d'un
5 périphérique de commande, les situations dans lesquelles la moindre
imprécision peut
avoir de lourdes conséquences sont multiples.
[0006] II peut ainsi être souhaité de prévoir un dispositif robotisé qui
permette de
s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
[0007] Il est donc proposé un dispositif robotisé d'intervention chirurgicale
10 comportant :
- un bras articulé à moteurs d'actionnement ;
- un instrument chirurgical porté par le bras articulé, présentant une
extrémité proximale de fixation au bras articulé et une extrémité distale
fonctionnelle ;
15 - un périphérique de commande du bras articulé pour un
déplacement de
l'extrémité distale fonctionnelle de l'instrument chirurgical ; et
- des moyens de traitement d'instructions de déplacement fournies par le
périphérique de commande pour les convertir en instructions individuelles
de commande de chacun des moteurs d'actionnement du bras articulé.
20 dans lequel les moyens de traitement comportent une bride électronique
conçue pour
ajouter un traitement supplémentaire des instructions de déplacement fournies
par le
périphérique de commande consistant à bloquer tout déplacement de l'extrémité
distale fonctionnelle de l'instrument chirurgical selon au moins un degré de
liberté en
translation ou rotation prédéfini comme interdit le long ou autour d'au moins
un axe
25 d'un repère cartésien local lié à l'instrument chirurgical.
[0008] Ainsi, la bride électronique fonctionne comme un filtre de déplacements
prédéfinis comme non souhaités par rapport à des axes liés à l'instrument
chirurgical.
Dans les situations délicates précitées, cela prévient de tout écart par
rapport aux
déplacements sensibles souhaités quelles que soient les instructions émises
par le
30 périphérique de commande. Par exemple, pour opérer en otologie un
engagement ou
désengagement linéaire précis d'un instrument chirurgical à l'intérieur de
l'oreille d'un
patient, il suffit que la bride électronique soit conçue conformément à la
présente
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invention pour bloquer tout déplacement de l'extrémité distale fonctionnelle
de
l'instrument chirurgical selon les degrés de liberté en translation et
rotation le long et
autour des deux axes du repère cartésien local lié à l'instrument chirurgical
autres que
celui sur lequel l'engagement ou le désengagement linéaire est souhaité. De
même,
5 pour dégager sans dommages un axe de visualisation, il suffit que la
bride logicielle
soit programmée conformément à la présente invention pour bloquer toute
translation
selon les trois axes du repère cartésien local lié à l'instrument chirurgical.
De façon
plus générale et en fonction des gestes précis souhaités, il est avantageux de
pouvoir
interdire, grâce à la présente invention, certains déplacements en translation
ou
10 rotation le long ou autour d'au moins un axe d'un repère cartésien local
lié à
l'instrument chirurgical.
[0009] De façon optionnelle, le périphérique de commande est un manche sur
socle
6D.
[0010] De façon optionnelle également, un dispositif robotisé d'intervention
15 chirurgicale selon l'invention peut comporter des moyens d'activation et
désactivation
de la bride électronique.
[0011] De façon optionnelle également, la bride électronique comporte un
blocage de
tout déplacement en dehors d'un degré de liberté en translation et d'un degré
de liberté
en rotation le long et autour d'un axe principal de l'instrument chirurgical
formant un
20 premier axe autour duquel est défini le repère cartésien local.
[0012] De façon optionnelle également, l'axe principal de l'instrument
chirurgical est
celui qui relie un point central de son extrémité proximale de fixation à un
point central
de son extrémité distale fonctionnelle.
[0013] De façon optionnelle également et en variante, l'axe principal de
l'instrument
25 chirurgical est celui d'une portion distale rectiligne de cet
instrument, désaxée par
rapport à l'axe qui relie un point central de son extrémité proximale de
fixation à un
point central de l'extrémité distale fonctionnelle de sa portion distale
rectiligne.
[0014] De façon optionnelle également :
- les instructions fournies par le périphérique de commande sont exprimées
30 dans un repère global lié à une base fixe du dispositif
robotisé ;
- les moyens de traitement comportent un convertisseur jacobien des
instructions exprimées dans ce repère global en instructions individuelles
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de commande de chacun des moteurs d'actionnement du bras articulé à
l'aide de paramètres jacobiens stockés en mémoire ; et
- la bride électronique est programmée pour :
= convertir les instructions fournies par le périphérique de commande en
5 instructions locales de déplacement exprimées dans le
repère
cartésien local de l'instrument chirurgical,
= supprimer toute composante de ces instructions locales de
déplacement relative audit au moins un degré de liberté en translation
ou rotation interdit, pour fournir des instructions locales de
10 déplacement bridées,
= convertir les instructions locales de déplacement bridées en
instructions de déplacement bridées exprimées dans le repère global,
et
= fournir les instructions de déplacement bridées exprimées dans le
15 repère global au convertisseur jacobien.
[0015] De façon optionnelle également, la bride électronique comporte un
blocage de
toute translation de l'extrémité distale fonctionnelle de l'instrument
chirurgical dans son
repère local.
[0016] De façon optionnelle également :
20 - le bras articulé présente, depuis sa base jusqu'à son
extrémité porteuse,
trois liaisons prismatiques motorisées en série suivies de trois liaisons
rotoïdes motorisées en série, les trois axes de rotation respectifs des trois
liaisons rotoïdes étant convergents en un même point central de l'extrémité
distale fonctionnelle de l'instrument chirurgical ;
25 - les instructions fournies par le périphérique de commande sont
exprimées
dans un repère global lié à une base fixe du dispositif robotisé ;
- les moyens de traitement comportent un convertisseur jacobien des
instructions exprimées dans ce repère global en instructions individuelles
de commande de chacun des moteurs d'actionnement du bras articulé à
30 l'aide de paramètres jacobiens stockés en mémoire ; et
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- la bride électronique est conçue pour,
après application du convertisseur
jacobien, supprimer les instructions individuelles de commande des
moteurs d'actionnement des trois liaisons prismatiques.
[0017] De façon optionnelle également, un dispositif robotisé d'intervention
5 chirurgicale selon l'invention peut être configuré et dimensionné pour
une intervention
en chirurgie d'oreille moyenne ou interne d'un patient, l'instrument
chirurgical étant lui-
même un instrument d'intervention en chirurgie d'oreille moyenne ou interne du
patient.
[0018] L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va
suivre, donnée
uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans
10 lesquels :
[0019] [Fig.1 1 la figure 1 représente schématiquement la structure générale
d'un
dispositif robotisé d'intervention chirurgicale, selon un mode de réalisation
de
l'invention,
[0020] [Fig.2] la figure 2 illustre les étapes successives d'un procédé
d'intervention
15 chirurgicale à l'aide du dispositif robotisé de la figure 1, selon un
premier mode de
réalisation de l'invention, et
[0021] [Fig.3] la figure 3 illustre les étapes successives d'un procédé
d'intervention
chirurgicale à l'aide du dispositif robotisé de la figure 1, selon un deuxième
mode de
réalisation de l'invention.
20 [0022] En référence à la figure 1, un dispositif robotisé d'intervention
chirurgicale selon
un mode de réalisation de l'invention comporte un bras articulé 10 à moteurs
d'actionnement porteur d'un instrument chirurgical 12. L'exemple non limitatif
illustré
sur cette figure est plus précisément celui d'un dispositif robotisé pour une
application
en chirurgie otologique d'oreille moyenne ou interne d'un patient dont
l'architecture et
25 la cinématique sont optimisées conformément à l'enseignement du document
de Miroir
et al précité. Le bras articulé 10 présente ainsi, depuis sa base jusqu'à son
extrémité
porteuse de l'instrument chirurgical 12, trois liaisons prismatiques
motorisées en série
suivies de trois liaisons rotoïdes motorisées en série.
[0023] Une première liaison prismatique L1, actionnée par un premier moteur
Ml,
30 permet le déplacement en translation d'un premier membre 14 du bras
articulé 10 selon
l'axe Z1 (par exemple vertical) d'un premier repère cartésien orthogonal local
(X1, Y'1,
Z1) lié au premier moteur Ml. Le premier moteur M1 est fixé au dispositif
robotisé de
sorte que le premier repère local (X1, V1, Z1) présente les mêmes directions
qu'un
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repère cartésien orthogonal global (X0, VO, ZO) lié à une base fixe du
dispositif robotisé.
L'axe de déplacement du premier membre 14 est donc parallèle à ZO.
[0024] Une deuxième liaison prismatique L2, actionnée par un deuxième moteur
M2
porté par une extrémité du premier membre 14, permet le déplacement en
translation
5 d'un deuxième membre 16 du bras articulé 10, selon l'axe Z2 d'un deuxième
repère
cartésien orthogonal local (X2, Y2, Z2) lié au deuxième moteur M2. Le deuxième
repère local (X2, Y2, Z2) est retourné d'un angle droit par rapport à l'axe Y1
du premier
repère local (X1, Y1, Z1) de sorte que son axe 22 est parallèle à l'axe X1.
L'axe de
déplacement du deuxième membre 16 est donc parallèle à XO.
10 [0025] Une troisième liaison prismatique L3, actionnée par un troisième
moteur M3
porté par une extrémité du deuxième membre 16, permet le déplacement en
translation
d'un troisième membre 18 du bras articulé 10, selon l'axe Z3 d'un troisième
repère
cartésien orthogonal local (X3, Y3, Z3) lié au troisième moteur M3. Le
troisième repère
local (X3, Y3, Z3) est retourné d'un angle droit par rapport à l'axe X2 du
deuxième
15 repère local (X2, Y2, Z2) de sorte que son axe Z3 est parallèle à l'axe
Y2 lui-même
parallèle à l'axe Yl. L'axe de déplacement du troisième membre 18 est donc
parallèle
à YO.
[0026] Une quatrième liaison rotoïde L4, actionnée par un quatrième moteur M4
cylindrique et porté par une extrémité du troisième membre 18, permet le
déplacement
20 en rotation d'un quatrième membre 20 du bras articulé 10, autour de
l'axe Z4 d'un
quatrième repère cartésien orthogonal local (X4, Y4, Z4) lié au quatrième
moteur M4.
[0027] Une cinquième liaison rotoïde L5, actionnée par un cinquième moteur M5
cylindrique et porté par une extrémité du quatrième membre 20, permet le
déplacement
en rotation d'un cinquième membre 22 du bras articulé 10, autour de l'axe Z5
d'un
25 cinquième repère cartésien orthogonal local (X5, Y5, Z5) lié au
cinquième moteur M5.
[0028] Enfin, une sixième liaison rotoïde L6, actionnée par un sixième moteur
M6
cylindrique et porté par une extrémité du cinquième membre 22, permet le
déplacement en rotation de l'instrument chirurgical 12, autour de l'axe Z6
d'un sixième
repère cartésien orthogonal local (X6, Y6, Z6) lié au sixième moteur M6.
30 [0029] Selon la configuration particulièrement intéressante de la figure
1, les trois axes
de rotation respectifs Z4, Z5 et Z6 des trois liaisons rotoïdes convergent en
un même
point central de l'extrémité distale fonctionnelle 24 de l'instrument
chirurgical 12, faisant
ainsi de ce point un point pivot. Cela signifie qu'en l'absence de tout
actionnement des
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moteurs Ml, M2, M3 des liaisons prismatiques, toute instruction d'actionnement
d'au
moins l'un des moteurs M4, M5, M6 des liaisons rotoïdes provoque une rotation
de
l'instrument chirurgical 12 autour de son point pivot sans aucun déplacement
de ce
dernier dans le repère global (X0, VO, ZO).
5 [0030] L'instrument chirurgical 12 présente une extrémité proximale 26 de
fixation au
bras articulé 10, plus précisément à une extrémité de fixation correspondante
du bras
liée au moteur M6. Cette fixation est par exemple avantageusement réalisée
conformément au système de verrouillage décrit dans le brevet FR 2 998 344 Bl,
mais
ce n'est pas une obligation. Tout autre système de fixation adapté à
l'application visée
10 convient également.
[0031] L'instrument chirurgical 12 peut présenter une forme rectiligne de
sorte son axe
principal Zp, autour duquel est défini un repère cartésien local (Xp, Yp, Zp)
qui lui est
lié, est celui qui relie un point central de son extrémité proximale 26 de
fixation au point
pivot de son extrémité distale fonctionnelle 24. Dans ce cas, non illustré sur
la figure 1,
15 l'axe Zp se confond avec l'axe Z6.
[0032] En variante et comme illustré sur la figure 1, il peut s'agir d'un
instrument
chirurgical à portions déviées tel que celui décrit dans la demande de brevet
FR
3 066 378 Al. Dans ce cas, son axe principal Zp, autour duquel est toujours
défini le
repère cartésien local (Xp, Yp, Zp) qui lui est lié, est celui d'une portion
distale rectiligne
20 de cet instrument, désaxée par rapport à l'axe Z6 qui relie toujours le
point central de
son extrémité proximale 26 de fixation au point pivot de son extrémité distale
fonctionnelle 24.
[0033] Le dispositif robotisé d'intervention chirurgicale comporte en outre un
périphérique de commande 28 du bras articulé 10, tel qu'un manche sur socle 60
(de
25 l'anglais joystick 6D ) ou tout autre dispositif équivalent, adapté
pour permettre un
déplacement de l'extrémité distale fonctionnelle 24 de l'instrument
chirurgical 12 selon
trois degrés de liberté en translation et trois degrés de liberté en rotation
par
actionnement des six moteurs M1 à M6. Il peut en outre comporter un écran 30,
notamment pour l'affichage le suivi et de tout déplacement de l'instrument
chirurgical
30 12 en phase opératoire.
[0034] Le dispositif robotisé d'intervention chirurgicale comporte en outre
des moyens
de traitement d'instructions de déplacement fournies par le périphérique de
commande
28 pour les convertir en instructions individuelles de commande de chacun des
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moteurs M1 à M6 du bras articulé 10. Ces moyens de traitement prennent la
forme
d'un circuit électronique 32.
[0035] Le circuit électronique 32 est connecté au bras articulé 10 afin de lui
transmettre
les instructions individuelles de commande des moteurs M1 à M6 et au
périphérique
5 de commande 28 afin de recevoir ses instructions de déplacement. Ces
dernières sont
généralement exprimées dans le repère global (X0, YO, ZO).
[0036] Il présente une unité centrale de traitement 34, telle qu'un
microprocesseur
conçu pour émettre vers le bras articulé 10 les instructions individuelles de
commande
et pour recevoir du périphérique de commande 28 les instructions de
déplacement, et
10 une mémoire 36 dans laquelle est enregistré au moins un programme
d'ordinateur
réalisant la conversion précitée et destiné à être exécuté par l'unité
centrale 34. Deux
programmes d'ordinateur 38 et 40, sélectionnables selon un commutateur
logiciel 42
sont représentés sur la figure 1. Ils sont relatifs à deux applications
différentes de la
présente invention qui mettent en oeuvre deux réalisations fonctionnellement
15 différentes mais pouvant être complémentaires. Un seul des deux programmes
pourrait être implémenté sans sortir du cadre de la présente invention.
[0037] Conformément à un mode de réalisation possible de la présente
invention,
chacun des deux programmes d'ordinateur 38, 40 comporte des instructions pour
la
mise en oeuvre d'une bride logicielle programmée pour ajouter un traitement
20 supplémentaire des instructions de déplacement fournies par le périphérique
de
commande 28 consistant à bloquer tout déplacement de l'extrémité distale
fonctionnelle 24 de l'instrument chirurgical 12 selon au moins un degré de
liberté en
translation ou rotation prédéfini comme interdit le long ou autour d'au moins
un axe du
repère local (Xp, Yp, Zp).
25 [0038] On notera que le circuit électronique 32 tel que représenté
schématiquement
sur la figure 1 peut par exemple être mis en uvre dans un dispositif
informatique tel
qu'un ordinateur classique comportant un processeur associé à une ou plusieurs
mémoires pour le stockage de fichiers de données et de programmes
d'ordinateurs
dont les instructions sont destinées à être exécutées par le processeur,
telles que les
30 instructions des programmes 38, 40 et du commutateur logiciel 42 qui
peut lui aussi
constituer un programme d'ordinateur. Ces programmes sont représentés comme
distincts, mais cette distinction est purement fonctionnelle. Ils pourraient
tout aussi bien
être regroupés selon toutes les combinaisons possibles en un ou plusieurs
logiciels.
Leurs fonctions pourraient aussi être au moins en partie micro programmées ou
micro
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câblées dans des circuits intégrés dédiés. Ainsi, en variante, le dispositif
informatique
mettant en uvre le circuit électronique 32 pourrait être remplacé par un
dispositif
électronique composé uniquement de circuits numériques (sans programme
d'ordinateur) pour la réalisation des mêmes actions. En particulier, la bride
logicielle
5 précitée est plus généralement une bride électronique dont la fonction
peut être
implémentée matériellement et/ou logiciellement.
[0039] En complément de la bride électronique implémentée dans le circuit
électronique 32, le dispositif robotisé d'intervention chirurgicale est
optionnellement
mais avantageusement muni de moyens 54 d'activation et désactivation de cette
bride
10 électronique. Tout dispositif de sélection existant est envisageable,
notamment un
bouton tactile ou sélectionnable par souris de l'écran d'affichage 30, un
dispositif
spécifique du périphérique de commande 28, ou même un dispositif de sélection
indépendant prévu dans un autre périphérique, par exemple au clavier ou à
l'aide d'une
pédale.
15 [0040] Dans l'exemple de la figure 1, comme évoqué précédemment, la bride
électronique comporte en fait deux brides fonctionnelles différentes qui
s'avèrent
particulièrement pratiques et astucieuses en chirurgie otologique. Une
première bride
fonctionnelle est programmée dans le programme d'ordinateur 38. Elle est
conçue pour
bloquer tout déplacement en dehors d'un degré de liberté en translation et
d'un degré
20 de liberté en rotation le long et autour de l'axe principal Zp de
l'instrument chirurgical
12 quelle que soit sa forme droite ou déviée. Elle correspond à la possibilité
d'opérer
en otologie, simplement et rapidement de façon intuitive, un engagement ou
désengagement linéaire précis et sans mauvais geste de l'instrument
chirurgical 12 à
l'intérieur de l'oreille d'un patient. Une deuxième bride fonctionnelle est
programmée
25 dans le programme d'ordinateur 40. Elle est conçue pour bloquer toute
translation
selon les trois axes Xp, Vp et Zp du repère local lié à l'instrument
chirurgical 12. Elle
correspond à la possibilité d'opérer en otologie, simplement et rapidement de
façon
intuitive, pour dégager sans dommages un axe de visualisation de l'extrémité
distale
fonctionnelle 24 de l'instrument chirurgical 12 vers l'oreille du patient, par
exemple un
30 axe optique de microscope dont l'usage est notamment prévu dans le
dispositif
robotisé du document Miroir et al précité. D'autres brides fonctionnelles
peuvent plus
généralement être envisagées en fonction des gestes précis souhaités et
notamment
programmées dans le programme d'ordinateur 38. Elles consistent toutes à
interdire
certains déplacements en translation ou rotation le long ou autour d'au moins
un axe
35 du repère local (Xp, Yp, Zp) lié à l'instrument chirurgical 12. Toutes
ces brides
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électroniques possibles sont avantageusement activées lors d'interventions
délicates
dans des volumes confinés en forme de cône tels que ceux de l'oreille moyenne
ou
interne d'un patient.
[0041] Plus précisément, le programme d'ordinateur 38 comporte des
instructions 44
5 réalisant une conversion des instructions fournies par le périphérique de
commande
28, exprimées dans le repère global (X0, YO, ZO), en instructions locales de
déplacement exprimées dans le repère local (Xp, Yp, Zp) de l'instrument
chirurgical 12.
Une simple connaissance de la disposition de l'instrument chirurgical 12 dans
l'espace
permet de reconstituer aisément la matrice de passage réalisant cette
conversion.
10 [0042] Le programme d'ordinateur 38 comporte des instructions 46,
destinées à être
exécutées après les instructions 44, réalisant la première bride
fonctionnelle, c'est-à-
dire une suppression des composantes de ces instructions locales de
déplacement le
long et autour des axes Xp et Yp pour ne conserver que les degrés de liberté
en
translation et rotation le long et autour de l'axe principal Zp de
l'instrument chirurgical
15 12. On notera que ce sont ces instructions qui peuvent être généralisées
pour
implémenter d'autres brides fonctionnelles à au moins un degré de liberté en
translation ou rotation interdit. Il en résulte des instructions locales de
déplacement
bridées.
[0043] Le programme d'ordinateur 38 comporte des instructions 48, destinées à
être
20 exécutées après les instructions 46, réalisant une conversion inverse
des instructions
locales de déplacement bridées exprimées dans le repère local (Xp, Yp, Zp) en
instructions de déplacement bridées exprimées dans le repère global (X0, VO.
ZO).
[0044] Enfin, le programme d'ordinateur 38 comporte des instructions 50,
destinées à
être exécutées après les instructions 48, ou directement sans exécution des
25 instructions 44, 46 et 48 si aucune bride électronique n'est
sélectionnée, réalisant une
conversion jacobienne des instructions de déplacement bridées (ou non bridées
si
aucune bride électronique n'est sélectionnée) exprimées dans le repère global
(XO, VO,
ZO) en instructions individuelles de commande de chacun des moteurs M1 à M6
d'actionnennent du bras articulé 10 à l'aide de paramètres jacobiens stockés
en
30 mémoire. Cette fonction de convertisseur jacobien est bien connue de
l'homme du
métier et ne sera pas détaillée. Les instructions individuelles de commande
foumies
par exécution du programme d'ordinateur 38 sont à transmettre par l'unité
centrale 34
au bras articulé 10.
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[0045] La deuxième bride fonctionnelle définie précédemment pourrait elle
aussi être
mise en oeuvre par exécution du programme d'ordinateur 38, de même que
d'autres
brides fonctionnelles possibles, moyennant une adaptation des instructions 46.
Mais
le programme 40 tire profit de l'architecture et de la cinématique
particulières du bras
5 articulé 10 de la figure 1 pour simplifier son implémentation. En effet,
pour réaliser cette
deuxième bride fonctionnelle et comme cela a été vu précédemment, il suffit de
supprimer les instructions individuelles destinées aux moteurs Ml, M2 et M3 et
issues
de la conversion jacobienne précitée.
[0046] Le programme d'ordinateur 40 comporte ainsi les instructions 50
précitées pour
10 réaliser directement la conversion jacobienne des instructions de
commande fournies
par le périphérique de commande 28.
[0047] Il comporte en outre des instructions 52, destinées à être exécutées
après les
instructions 50, réalisant la deuxième bride fonctionnelle, c'est-à-dire une
suppression
des instructions individuelles de commande des moteurs Ml, M2 et M3
d'actionnement
15 respectif des trois liaisons prismatiques Ll, L2 et L3. Les instructions
individuelles de
commande fournies par exécution du programme d'ordinateur 40 sont à
transmettre
par l'unité centrale 34 au bras articulé 10.
[0048] Le commutateur logiciel 42 permet de sélectionner l'exécution du
programme
d'ordinateur 38 dans son intégralité, des instructions 50 uniquement de ce
programme
20 d'ordinateur 38, ou du programme d'ordinateur 40, selon que l'une ou
l'autre des
première et deuxième brides électroniques est sélectionnée ou pas à l'aide des
moyens d'activation et désactivation 54.
[0049] La figure 2 illustre les étapes successives d'un procédé d'intervention
chirurgicale à l'aide du dispositif robotisé de la figure 1, selon un premier
mode de
25 réalisation de l'invention consistant à appliquer la première bride
électronique.
[0050] Au cours d'une première étape 100, la première bride électronique est
activée
et un opérateur engage le déplacement de l'extrémité distale fonctionnelle 24
de
l'instrument chirurgical 12 porté par le bras articulé 10 à l'aide du
périphérique de
commande 28.
30 [0051] Au cours d'une étape suivante 102, l'unité centrale 34 exécute
les instructions
44, 46, 48 et 50 du programme d'ordinateur 38 pour convertir les instructions
foumies
par le périphérique de commande 28 en instructions individuelles bridées de
commande des moteurs M1 à M6. Ces instructions bridées ne permettent qu'un
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PCT/F142020/051636
déplacement en translation ou rotation le long ou autour de l'axe Zp de
l'extrémité
distale fonctionnelle 24 de l'instrument chirurgical 12 de sorte que, quels
que soient les
éventuels écarts introduits par manipulation du périphérique de commande 28,
seul
l'engagement ou désengagement linéaire souhaité est exécuté de façon rapide et
5 intuitive pendant cette étape.
[0052] Au cours d'une étape suivante 104, la première bride électronique est
désactivée. Cela permet, par exemple au cours d'une étape suivante 106
d'engager
tout déplacement supplémentaire de l'instrument chirurgical 12, selon tous les
degrés
de libertés permis par actionnement libre des moteurs M1 à M6, par exécution
10 uniquement des instructions 50 du programme d'ordinateur 38. A tout
moment, un
retour à l'étape 100 est possible.
[0053] La figure 3 illustre les étapes successives d'un procédé d'intervention
chirurgicale à l'aide du dispositif robotisé de la figure 1, selon un deuxième
mode de
réalisation de l'invention consistant à appliquer la deuxième bride
électronique.
15 [0054] Au cours d'une première étape 200, la deuxième bride électronique
est activée
et un opérateur engage un déplacement de l'instrument chirurgical 12 porté par
le bras
articulé 10 à l'aide du périphérique de commande 28, pour dégager un axe de
visualisation vers l'oreille du patient.
[0055] Au cours d'une étape suivante 202, l'unité centrale 34 exécute les
instructions
20 50 et 52 du programme d'ordinateur 40 pour convertir les instructions
fournies par le
périphérique de commande 28 en instructions individuelles bridées de commande
des
moteurs M4 à M6. Ces instructions bridées ne permettent que des déplacements
en
rotation autour des axes Z4, Z5 et Z6. Etant donné que ces axes convergent au
point
pivot de l'instrument chirurgical 12, ce dernier reste immobile quels que
soient les
25 éventuels écarts introduits par manipulation du périphérique de commande
28, seul le
dégagement visuel souhaité étant exécuté de façon rapide et intuitive pendant
cette
étape.
[0056] Au cours d'une étape suivante 204, la deuxième bride électronique est
désactivée. Cela permet, par exemple au cours d'une étape suivante 206
d'engager
30 tout déplacement supplémentaire de l'instrument chirurgical 12, selon
tous les degrés
de libertés permis par actionnement libre des moteurs M1 à M6, par exécution
uniquement des instructions 50 du programme d'ordinateur 38 (ou 40). A tout
moment,
un retour à l'étape 200 est possible.
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[0057] Les procédés d'intervention chirurgicale des figures 2 et 3 sont
aisément
généralisables à la mise en uvre d'autres brides électroniques que les deux
envisagées ci-dessus.
[0058] II apparaît clairement qu'un dispositif robotisé tel que celui décrit
5 précédemment permet une intervention chirurgicale sécurisée dans
certaines
situations de déplacements bridés empêchant tout faux mouvement ou écart par
rapport à des translations ou rotations prédéterminées souhaitées.
[0059] On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de
réalisation
décrits précédemment.
10 [0060] Elle est avantageusement appliquée à l'architecture et à la
cinématique du bras
articulé 10 de la figure 1, mais elle est généralisable à d'autres
architectures et
cinématiques par adaptation des conversions correspondantes (i.e. changements
de
repères et conversion jacobienne).
[0061] Il apparaîtra plus généralement à l'homme de l'art que diverses
modifications
15 peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits d-dessus, à la
lumière de
l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans la présentation détaillée
de
l'invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas
être
interprétés comme limitant l'invention aux modes de réalisation exposés dans
la
présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les
équivalents
20 dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses
connaissances
générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être
divulgué.
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