FR3078482A1 - Système de télémanipulateur et procédé de fonctionnement d’un système de télémanipulateur - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de télémanipulateur servant à effectuer des manipulations dans une cavité corporelle interne, comportant un dispositif manipulateur doté d’un mécanisme d’actionnement entraîné par moteur pour déplacer au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être introduits dans la cavité corporelle interne à travers respectivement une ouverture d’accès, lesquels dispositifs endoscopes comprennent respectivement une tige allongée (3), lesdits au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être déplacés respectivement dans une direction longitudinale et pivoter autour d’un centre de rotation (10) défini par l’ouverture d’accès respective, un dispositif de commande (21, 71) doté d’au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) qui comprennent respectivement une tige allongée (23, 23’), lesdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) pouvant être déplacés respectivement manuellement dans la direction d’un axe longitudinal et pouvant pivoter autour d’un centre de rotation (30), et un moyen de commande (75) qui est conçu pour détecter un déplacement longitudinal respectif et un mouvement de pivotement respectif desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) et pour commander le dispositif manipulateur (1) de telle sorte que les mouvements dispositifs endoscopes correspondent à ceux desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73), le dispositif de commande (21, 71) étant conçu de telle sorte qu’une position relative des centres de rotation (30) des éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) est réglable. Figure 1 1/6
Description
Description
Titre de l'invention : Système de télémanipulateur et procédé de fonctionnement d’un système de télémanipulateur [0001] La présente invention concerne un système de télémanipulateur servant à effectuer des manipulations dans une cavité corporelle interne d’un corps humain ou animal selon le préambule de la revendication 1 ainsi qu’un procédé de fonctionnement d’un système de télémanipulateur de ce type.
[0002] Lors d’interventions chirurgicales, il est souvent nécessaire d’actionner une pluralité d’instruments chirurgicaux pendant une longue période avec une grande précision. Afin d’assister le chirurgien, d’améliorer la précision des manipulations chirurgicales effectuées lors d’une intervention et de raccourcir la durée de l’intervention chirurgicale, des systèmes de chirurgie robotisés ont été développés. Un système de chirurgie robotisé de ce type comporte un dispositif manipulateur commandé électroniquement pour déplacer de manière motorisée les instruments chirurgicaux requis lors de l’intervention et un dispositif de commande au moyen duquel le chirurgien peut commander le mouvement des instruments chirurgicaux. Le dispositif de commande peut par exemple comprendre un ou plusieurs leviers de commande (joystick) ou d’autres éléments de commande pouvant être déplacés manuellement, grâce à l’actionnement desquels le mouvement des instruments chirurgicaux peut être commandé. Le dispositif manipulateur peut par exemple comprendre un ou plusieurs bras de manipulateur qui sont conçus pour déplacer des instruments chirurgicaux suivant une pluralité de degrés de liberté. Un tel système de chirurgie robotisé peut aussi être conçu pour une commande d’une intervention chirurgicale depuis un emplacement à distance et est dans ce cas également appelé système de télémanipulateur, système de téléopérateur ou système de téléprésence.
[0003] Des systèmes de chirurgie robotisés qui peuvent également être conçus pour effectuer des interventions endoscopiques sont par exemple connus d’après les documents EP 1 131 004 Bl, WO 2007/146984 A2 et WO 2014/176403 Al. Dans le système de chirurgie à effraction minimale divulgué dans WO 2012/044334 Al, une position d’un élément de détection qui est monté sur une partie d’une main humaine, par exemple sur un doigt, est suivie par un système de suivi (tracking) des mouvements de la main. Un paramètre de commande de système est déterminé sur la base de la position de la partie de la main humaine, et le fonctionnement du système de chirurgie à effraction minimale est commandé au moyen du paramètre de commande de système.
[0004] Selon DE 10 2014 006 264 Al, un système robotisé comporte trois robots qui sont fixés latéralement à une table d’opération et sont dotés respectivement d’un outil et commandés par le biais d’une unité de commande. Pour la commande des robots, le système robotisé comporte un objet de guidage dont les mouvements sont détectés par l’unité de commande pour reproduire des mouvements correspondants à l’aide des effecteurs terminaux des outils, qui peuvent être par exemple des pinces, des ciseaux ou des scalpels chirurgicaux. En tant qu’objet de guidage, un joystick, une pince ou la main d’un utilisateur elle-même peuvent être utilisés.
[0005] Lors d’opérations chirurgicales endoscopiques, les possibilités de mouvement des instruments endoscopiques utilisés sont souvent limitées par des conditions supplémentaires. Ainsi, par exemple lors d’opérations laparoscopiques, la paroi abdominale est généralement élevée par introduction d’un gaz d’insufflation dans la cavité abdominale et par conséquent un espace de travail pour les instruments chirurgicaux est produit. Les instruments chirurgicaux, qui sont dotés respectivement d’une tige allongée en tant qu’instruments laparoscopiques, sont introduits dans l’espace de travail à travers des incisions (entailles) dans la paroi abdominale. Les incisions définissent en l’occurrence des centres de rotation qui limitent les degrés de liberté des instruments laparoscopiques. Dans de nombreux système de chirurgie robotisés connus, l’élément de commande déplaçable manuellement associé à un instrument endoscopique est cependant déplaçable également de telle sorte qu’un mouvement correspondant de l’instrument endoscopique soit exclu du fait desdites limitations de mouvement. Ainsi, une commande intuitive est rendue plus difficile. Des systèmes de chirurgie robotisés de ce type nécessitent donc une longue phase d’apprentissage et, souvent, on n’obtient pas de réduction de la durée d’opération.
[0006] On connaît d’après DE 693 12 053 T2 un système de commande à distance permettant à un opérateur de manipuler, depuis un poste de commande d’opérateur qui se situe à distance de l’emplacement de travail, un objet qui est disposé en un emplacement de travail dans un espace de travail. À l’emplacement de travail se trouve un manipulateur qui a un bras de manipulateur déplaçable doté d’un effecteur terminal servant à manipuler l’objet. Le poste de commande d’opérateur comprend un mécanisme de commande déplaçable actionné manuellement. En outre, il est prévu un servomécanisme qui accouple le mécanisme de commande déplaçable actionné manuellement au bras de manipulateur pour une commande à distance du bras de manipulateur. Le moyen de commande comprend un bras de commande droit et un bras de commande gauche qui sont dotés du même degré de liberté que les bras de manipulateur raccordés. Pour la chirurgie laparoscopique, un centre de rotation se situe essentiellement à hauteur de la paroi abdominale à travers laquelle le manipulateur s’étend. En l’occurrence, le mouvement de pivotement autour du centre de rotation est produit par un mouvement latéral simultané d’une extrémité d’opération extérieure du manipulateur et un mouvement de pivotement du bras de manipulateur. Ici aussi, une commande intuitive s’est cependant avérée souvent difficile.
[0007] L’objectif de la présente invention est de fournir un système de télémanipulateur servant à effectuer des manipulations dans une cavité corporelle interne d’un corps humain ou animal ainsi qu’un procédé de fonctionnement d’un système de télémanipulateur de ce type, les inconvénients susmentionnés pouvant être évités autant que possible.
[0008] Cet objectif est atteint grâce à un dispositif selon la revendication 1 ainsi que grâce à un procédé selon la revendication 11.
[0009] Des perfectionnements avantageux de l’invention découlent des revendications secondaires.
[0010] Un système de télémanipulateur selon l’invention est conçu pour effectuer des manipulations dans une cavité corporelle interne d’un corps humain ou animal, en particulier pour effectuer des interventions chirurgicales endoscopiques à l’intérieur de la cavité corporelle interne. Le système de télémanipulateur comporte à cet effet un dispositif manipulateur doté d’un mécanisme d’actionnement entraîné par moteur, lequel mécanisme d’actionnement est conçu pour déplacer de manière motorisée au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être introduits dans la cavité corporelle interne à travers respectivement une ouverture d’accès. La cavité corporelle interne peut être une cavité naturelle ou encore une cavité produite artificiellement ou agrandie par insufflation d’un gaz, laquelle cavité sert d’espace de travail pour les manipulations. On entend par « dispositif endoscope » ici un instrument chirurgical endoscopique ou un système optique d’endoscope. Les dispositifs endoscopes peuvent être réalisés en tant que partie du dispositif manipulateur et peuvent être reliés à celui-ci de manière fixe ou amovible. Les dispositifs endoscopes peuvent cependant être également des instruments endoscopiques ou un système optique d’endoscope qui peuvent être utilisés également indépendamment du dispositif manipulateur, par exemple en cas d’interventions effectuées manuellement. Les dispositifs endoscopes comprennent respectivement une tige allongée, un effecteur terminal, par exemple un outil chirurgical tel qu’un dispositif de préhension, des ciseaux ou une électrode HF, pouvant être disposé à une extrémité distale de la tige. À l’extrémité distale de la tige d’un système optique d’endoscope est généralement disposé un objectif d’endoscope servant à acquérir une image endoscopique d’une région partielle de la cavité corporelle interne.
[0011] Les ouvertures d’accès desdits au moins deux dispositifs endoscopes sont des ouvertures d’accès différentes disposées de manière éloignée les unes des autres. Les ouvertures d’accès peuvent être des ouvertures d’accès, naturelles ou produites artificiellement, vers la cavité corporelle interne. Dans le cas d’interventions laparoscopiques, les ouvertures d’accès sont généralement produites par des incisions dans la paroi abdominale, un tube de trocart étant tout d’abord inséré dans l’incision respective. Après le retrait du poinçon de trocart introduit dans le tube de trocart pour effectuer l’incision, le dispositif endoscope respectif peut être introduit dans la cavité abdominale à travers le tube de trocart.
[0012] Dans le dispositif manipulateur du système de télémanipulateur selon l’invention, lesdits au moins deux dispositifs endoscopes sont déplaçable respectivement au moyen du mécanisme d’actionnement dans la direction d’un axe longitudinal respectif de la tige et peuvent pivoter autour d’un centre de rotation défini par l’ouverture d’accès respective. En particulier, lesdits au moins deux dispositifs endoscopes peuvent pivoter autour du centre de rotation respectif, respectivement autour de deux axes perpendiculaires l’un à l’autre et transversaux à l’axe longitudinal de la tige. Si le mécanisme d’actionnement agit sur une zone d’extrémité proximale d’un dispositif endoscope, un mouvement de pivotement autour du centre de rotation situé dans l’ouverture d’accès peut être obtenu par un mouvement transversal et de pivotement coordonné de la zone d’extrémité proximale. Puisque, dans le cas d’interventions laparoscopiques, le centre de rotation est généralement défini par le tube de trocart introduit dans l’ouverture d’accès dans la paroi abdominale, le centre de rotation est également désigné par « point de trocart ».
[0013] Le système de télémanipulateur selon l’invention comporte en outre un dispositif de commande doté d’au moins deux éléments de commande pouvant être déplacés manuellement. Les éléments de commande comprennent respectivement une tige allongée, les éléments de commande pouvant être déplacés respectivement manuellement dans la direction d’un axe longitudinal de la tige et pouvant pivoter autour d’un centre de rotation respectif de l’élément de commande. De préférence, lesdits au moins deux éléments de commande peuvent pivoter respectivement autour de deux axes perpendiculaires l’un à l’autre et transversaux à l’axe longitudinal de la tige, lesquels axes passent par le centre de rotation respectif. Le centre de rotation peut par exemple être défini par une articulation à rotule ou par deux articulations à un axe. En Γoccurrence, les deux axes ne doivent pas nécessairement être présents ; dans ce cas, dans le cadre de la présente invention, une zone à travers laquelle s’étendent les deux axes et laquelle est définie par exemple par les deux articulations à un axe est également désignée de manière simplifiée par « centre de rotation ». De préférence, un même nombre d’éléments de commande et de dispositifs endoscopes est prévu, un élément de commande étant respectivement associé à un dispositif endoscope.
[0014] Lesdits au moins deux éléments de commande sont conçus pour être saisis et déplacés par la main d’un utilisateur. En particulier, les éléments de commande peuvent être disposés respectivement pour être saisis par la main d’un utilisateur et conçus par exemple de manière à ce qu’un premier élément de commande soit saisi par la main droite et qu’un deuxième élément de commande soit saisi par la main gauche de Γutilisateur. De préférence, une zone d’extrémité des éléments de commande est conçue respectivement pour être saisie et déplacée par une main de l’utilisateur, un élément de commande manuel pouvant respectivement être disposé à cet effet à l’extrémité de la tige. L’utilisateur peut par exemple être un chirurgien qui peut effectuer une intervention endoscopique au moyen du système de télémanipulateur par actionnement des éléments de commande.
[0015] En outre, le système de télémanipulateur selon l’invention comporte un moyen de commande électronique qui est conçu pour détecter un déplacement longitudinal respectif et un mouvement de pivotement respectif desdits au moins deux éléments de commande et pour commander le dispositif manipulateur de telle sorte que lesdits au moins deux dispositifs endoscopes soient déplacés de manière correspondante au déplacement desdits au moins deux éléments de commande. En particulier, le moyen de commande est conçu de telle sorte que chaque dispositif endoscope soit déplacé de manière correspondante au mouvement d’un élément de commande respectivement associé. Pour la détection du mouvement des éléments de commande, le dispositif de commande peut être équipé de capteurs linéaires et de capteurs de position angulaire correspondants ou d’autres capteurs appropriés dont les signaux peuvent être détectés et traités par le moyen de commande, ou un dispositif de suivi optique servant au suivi de la position et éventuellement de l’orientation des éléments de commande manuels peut par exemple être prévu. Le moyen de commande est également, de manière connue en soi, conçu pour commander les entraînements motorisés du mécanisme d’actionnement pour déplacer les instruments chirurgicaux, et pour provoquer un mouvement des dispositifs endoscopes, correspondant au mouvement des éléments de commande, produit par l’utilisateur. En particulier, les zones d’extrémité distales des dispositifs endoscopes ou les effecteurs terminaux sont commandés respectivement de manière correspondante au mouvement des éléments de commande manuels. Le mouvement des effecteurs terminaux peut en l’occurrence être de même amplitude que celui des éléments de commande manuels ou être différent de celui-ci du fait d’un facteur d’échelle fixe. Les tiges desdits au moins deux dispositifs endoscopes peuvent être pivotées respectivement des mêmes angles et être toujours orientées les unes par rapport aux autres suivant les mêmes angles que les tiges des éléments de commande.
[0016] Selon l’invention, le dispositif de commande est conçu de telle sorte qu’une position relative des centres de rotation des éléments de commande est réglable. En particulier, les distances des centres de rotation des éléments de commande ou la relation spatiale des centres de rotation les uns par rapport aux autres sont réglables. Les centres de rotation, autour desquels les tiges des éléments de commande peuvent pivoter, ne sont donc pas prédéfinis de manière fixe mais peuvent être positionnés les uns par rapport aux autres et être ainsi adaptés à une situation respective. Ainsi, il est par exemple possible, dans différentes situations d’opération, par exemple en raison de différentes conditions physiologiques du patient, de régler respectivement les centres de rotation des éléments de commande du dispositif de commande de telle sorte que leur position relative corresponde à la position relative des centres de rotation des dispositifs endoscopes et donc par exemple à la position relative des points de trocart. L’agencement des centres de rotation ou points de trocart est par exemple déterminé par le type d’instruments endoscopiques utilisés, par la position d’un champ d’opération dans l’espace de travail et par la courbure de la paroi abdominale. Par conséquent, un agencement, correspondant à la situation effective lors d’une intervention endoscopique, des centres de rotation des éléments de commande peut être produit.
[0017] Par le fait qu’une position relative des centres de rotation des éléments de commande du dispositif de commande est réglable, et peut être sélectionnée en particulier de manière correspondante à l’agencement des points de trocart, il est possible d’obtenir, même dans des situations d’opération différentes, une relation spatiale desdits au moins deux dispositifs endoscopes correspondant à la relation spatiale des éléments de commande et de la maintenir lors du mouvement, en particulier une relation spatiale des effecteurs terminaux correspondant à la relation spatiale des éléments de commande manuels. La relation spatiale comporte une position spatiale relative, un facteur d’échelle pouvant être prévu, et une orientation spatiale relative des tiges des moyens de commande et des dispositifs endoscopes. Ainsi, les tiges desdits au moins deux dispositifs endoscopes peuvent être orientées les unes par rapport aux autres suivant respectivement les mêmes angles que les tiges des éléments de commande associés de manière correspondante, et les vecteurs de distance entre les effecteurs terminaux desdits au moins deux dispositifs endoscopes peuvent être orientés relativement aux tiges suivant les mêmes angles que les vecteurs de distance entre les éléments de commande manuels des éléments de commande respectivement associés, la valeur absolue de la distance pouvant également être identique ou la différence pouvant résulter d’un facteur d’échelle fixe. De cette manière, le système de télémanipulateur peut être adapté à une pluralité de situations d’opération, de sorte que, même en cas d’un mouvement des dispositifs endoscopes, l’agencement spatial des éléments de commande soit une reproduction, éventuellement à l’échelle, de l’agencement des dispositifs endoscopes dans l’espace de travail. Le dispositif de commande peut par exemple comporter un écran ou un projecteur au moyen duquel une image endoscopique acquise de l’espace de travail est affichée de telle sorte que la position des éléments de commande dans l’image corresponde à la position des dispositifs endoscopes dans l’espace de travail. Ainsi, une commande intuitive des dispositifs endoscopes lors d’une intervention endoscopique peut être facilitée.
[0018] Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, la position relative des centres de rotation des éléments de commande du dispositif de commande est réglable manuellement. Les centres de rotation peuvent par exemple être définis par des articulations pivotantes à un axe ou à plusieurs axes, lesquelles articulations sont fixées à un mécanisme de retenue déplaçable dans une ou plusieurs directions spatiales. Le mécanisme de retenue peut être déplacé, fixé et desserré manuellement. Il est ainsi possible à l’utilisateur de sélectionner rapidement et simplement un agencement respectivement approprié des centres de rotation, pour reproduire une relation spatiale correspondante des centres de rotation des dispositifs endoscopes.
[0019] Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, le dispositif manipulateur est conçu pour détecter la position relative des centres de rotation desdits au moins deux dispositifs endoscopes, par exemple pour détecter l’agencement des points de trocart. Le dispositif de commande est conçu pour régler de manière motorisée les centres de rotation des éléments de commande, le moyen de commande étant conçu de telle sorte que les centres de rotation des éléments de commande sont réglés de manière correspondante aux positions détectées des centres de rotation des dispositifs endoscopes. La détection des centres de rotation des dispositifs endoscopes peut par exemple s’effectuer au moyen de capteurs correspondants ou d’une caméra à évaluation d’image correspondante. En vue du réglage motorisé des centres de rotation des éléments de commande du dispositif de commande, un déplacement motorisé d’un mécanisme de retenue peut par exemple être prévu, mécanisme de retenue auquel sont fixées des articulations à rotule ou des articulations rotatives à plusieurs axes, par lesquelles les centres de rotation des éléments de commande sont définis. Ainsi, un réglage du dispositif de commande est rendu possible de manière particulièrement simple et confortable, lequel réglage est optimal pour une commande intuitive même en cas d’opérations différentes ou de conditions physiologiques différentes.
[0020] De manière avantageuse, lesdits au moins deux dispositifs endoscopes peuvent en outre être entraînés en rotation de manière motorisée autour de l’axe longitudinal respectif de leur tige au moyen du mécanisme d’actionnement et lesdits au moins deux éléments de commande peuvent être entraînés en rotation manuellement respectivement autour de l’axe longitudinal de leur tige. Le moyen de commande électronique est dans ce cas conçu pour détecter une rotation respective autour de l’axe longitudinal des tiges desdits au moins deux éléments de commande et pour commander le dispositif manipulateur de telle sorte qu’une rotation correspondante du dispositif endoscope respectivement associé autour d’un axe longitudinal de sa tige ait lieu. Ainsi, les possibilités d’utilisation du système de télémanipulateur peuvent être étendues.
[0021] De préférence, un outil est disposé à l’extrémité distale de la tige d’au moins l’un des dispositifs endoscopes, lequel outil présente au moins un degré de liberté d’actionnement, et à l’extrémité de la tige d’un élément de commande qui est associé à ce dispositif endoscope est disposé un élément de commande manuel qui comprend un élément d’actionnement pour commander le degré de liberté d’actionnement de l’outil. L’outil peut par exemple être un dispositif de préhension chirurgical, une pince ou des ciseaux ou encore une électrode haute fréquence pouvant être sortie d’une tige, le mouvement d’au moins un élément mobile de l’outil pouvant être commandé à l’aide de l’élément d’actionnement de l’élément de commande. En particulier, l’élément d’actionnement peut reproduire le degré de liberté d’actionnement de l’outil. Ledit au moins un outil peut également être disposé de manière pliable par rapport à la tige à son extrémité, et l’élément de commande manuel correspondant peut être disposé de manière pliable manuellement sur la tige de l’élément de commande, de telle sorte qu’à l’aide de l’élément de commande manuel, le mouvement de pliage de l’outil peut également être commandé. Ainsi, une commande intuitive de l’outil est facilitée.
[0022] Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le dispositif de commande comprend un mécanisme de blocage ou d’immobilisation à l’aide duquel un élément de commande est retenu dans une position et une orientation respectives lorsqu’un utilisateur ne l’a pas saisi ou l’a lâché lors de la commande. On peut ainsi empêcher qu’un mouvement incontrôlé du dispositif endoscope associé ne se produise sous l’effet d’un mouvement autonome de l’élément de commande, et la sécurité lors d’une intervention chirurgicale est accrue.
[0023] De préférence, le mécanisme de blocage peut être activé automatiquement, le moyen de commande électronique étant conçu de telle sorte qu’un élément de commande est bloqué automatiquement lorsque celui-ci ou l’élément de commande manuel correspondant n’est pas saisi par l’utilisateur ou est lâché par celui-ci. À cet effet, un capteur correspondant peut par exemple être prévu sur l’élément de commande, capteur dont le signal peut être utilisé pour détecter si l’élément de commande a été lâché par l’utilisateur et le blocage doit être activé. Ainsi, la sécurité lors d’une intervention chirurgicale est accrue davantage.
[0024] De manière avantageuse, il peut être prévu de détecter une dimension et une forme de la cavité corporelle interne dans laquelle les dispositifs endoscopes peuvent être introduits et de concevoir le moyen de commande et le dispositif de commande de telle sorte qu’un mouvement manuel desdits au moins deux éléments de commande soit limité à une zone correspondant à la cavité corporelle interne. Cette zone, qui correspond à l’espace de travail utile, est également appelée espace de modélisation. Pour détecter la dimension et la forme de la cavité, une caméra peut par exemple être prévue. Le mécanisme de blocage peut en particulier être utile pour une limitation de mouvement correspondante. On peut ainsi faire en sorte qu’à l’aide des éléments de commande, seuls des mouvements qui peuvent effectivement être effectués de manière correspondante par les dispositifs endoscopes à l’intérieur de l’espace de travail puissent être effectués. Ainsi, la commande intuitive du système de télémanipulateur est accrue davantage.
[0025] Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le dispositif de commande peut comprendre un ou plusieurs repères d’étalonnage qui sont disposés à l’intérieur d’une zone spatiale dans laquelle les éléments de commande peuvent être déplacés manuellement, c’est-à-dire en particulier dans un espace de modélisation qui correspond à la cavité corporelle interne. Il est ainsi possible d’effectuer un étalonnage des capteurs servant à détecter le mouvement des éléments de commande. De cette manière, la précision de la commande des dispositifs endoscopes de manière correspondante au mouvement des éléments de commande peut être accrue.
[0026] En outre, le dispositif manipulateur comprend de préférence au moins un autre dispositif de commande qui peut être conçu comme décrit ci-dessus. En particulier, le moyen de commande électronique selon cette forme de réalisation est conçu pour traiter des signaux des multiples dispositifs de commande de telle sorte que chaque dispositif endoscope peut être commandé au moyen de respectivement un élément de commande, les éléments de commande, qui sont associés à différents dispositifs endoscopes, pouvant être disposés dans différents dispositifs de commande. Ainsi, un premier et un deuxième élément de commande, qui sont associés à un premier et un deuxième dispositif endoscope, peuvent par exemple être disposés dans un premier dispositif de commande, pour être saisis par respectivement une main d’un premier utilisateur, et un troisième et un quatrième élément de commande, qui sont associés à un troisième et un quatrième dispositif endoscope, peuvent être disposés dans un premier dispositif de commande, pour être saisis par respectivement une main d’un deuxième utilisateur. Ainsi, une commande en alternance, tout comme une commande simultanée, du dispositif manipulateur par plusieurs utilisateurs sont rendues possible.
[0027] Un autre aspect de l’invention concerne un procédé de fonctionnement d’un système de télémanipulateur. Le système de télémanipulateur comporte un dispositif manipulateur doté d’un mécanisme d’actionnement entraîné par moteur pour déplacer de manière motorisée au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être introduits dans une cavité corporelle interne d’un corps humain ou animal à travers respectivement une ouverture d’accès. Les dispositifs endoscopes comprennent respectivement une tige allongée, et peuvent être déplacés respectivement, au moyen du mécanisme d’actionnement, dans une direction longitudinale de la tige et pivoter autour d’un centre de rotation défini par l’ouverture d’accès respective. Le système de télémanipulateur comporte en outre un dispositif de commande doté d’au moins deux éléments de commande qui comprennent respectivement une tige allongée, lesdits au moins deux éléments de commande pouvant être déplacés respectivement manuellement dans la direction d’un axe longitudinal de la tige et pouvant pivoter autour d’un centre de rotation respectif. Le système de télémanipulateur peut en outre comporter un moyen de commande électronique. Le système de télémanipulateur est en particulier conçu comme décrit ci-dessus et est de préférence approprié pour effectuer des manipulations dans la cavité corporelle interne.
[0028] Conformément au procédé selon l’invention, les centres de rotation desdits au moins deux éléments de commande sont réglés de manière correspondante à une relation spatiale des centres de rotation des dispositifs endoscopes. Les centres de rotation des dispositifs endoscopes peuvent, par exemple dans le cas d’une intervention laparoscopique, être les points de trocart. Les centres de rotations desdits au moins deux éléments de commande peuvent par exemple être réglés de telle sorte que des articulations rotatives qui définissent les centres de rotation soient déplacées ou positionnées de manière correspondante. Le déplacement ou le positionnement s’effectue de préférence de manière motorisée, les centres de rotation des dispositifs endoscopes étant détectés automatiquement et les centres de rotation des éléments de commande pouvant être réglés automatiquement de manière correspondante. Les centres de rotation sont en particulier réglés de telle sorte qu’une relation spatiale des centres de rotation desdits au moins deux éléments de commande les uns par rapport aux autres est identique à la relation spatiale des centres de rotation des dispositifs endoscopes les uns par rapport aux autres, c’est-à-dire qu’en particulier les distances entre les centres de rotation respectifs sont les mêmes pour les éléments de commande que pour les dispositifs endoscopes ou diffèrent seulement du fait d’un facteur d’échelle fixe.
[0029] En outre, conformément au procédé selon l’invention, un déplacement longitudinal respectif et un mouvement de pivotement respectif desdits au moins deux éléments de commande sont détectés, lesquels mouvements peuvent être effectués manuellement par un utilisateur par saisie des éléments de commande. Ces mouvements peuvent par exemple être détectés au moyen de capteurs linéaires et de rotation disposés de manière correspondante. En particulier, les mouvements sont détectés automatiquement et les valeurs de mesure correspondantes sont traitées par le moyen de commande électronique.
[0030] Le dispositif manipulateur est, selon l’invention, commandé de telle sorte que les mouvements desdits au moins deux dispositifs endoscopes correspondent à ceux desdits au moins deux éléments de commande. Puisque la relation spatiale des centres de rotation des éléments de commande est réglée de manière correspondante à la relation spatiale des centres de rotation des dispositifs endoscopes, les distances entre les zones d’extrémité distales des dispositifs endoscopes ou des effecteurs terminaux respectifs sont les mêmes que celles pour les éléments de commande ou les éléments de commande manuels respectivement associés ou ne diffèrent que du fait d’un facteur d’échelle fixe, et également l’orientation relative des dispositifs endoscopes ou des effecteurs terminaux correspondant à celle des éléments de commande ou des éléments de commande manuels respectivement associés. En particulier, le mécanisme d’actionnement du dispositif manipulateur est commandé automatiquement de manière correspondante par le moyen de commande électronique.
[0031] Ainsi, les dispositifs endoscopes peuvent être commandés de manière particulièrement simple et intuitive par un utilisateur du système de télémanipulateur. Les éléments de commande peuvent par exemple être déplacés dans un espace de modélisation qui reproduit la cavité corporelle interne. En outre, une image endoscopique, acquise par un système optique d’endoscope, de la cavité ou d’une zone d’opération peut être affichée de telle sorte que la position des éléments de commande dans l’image corresponde à la position des dispositifs endoscopes respectivement associés dans la cavité ou dans la zone d’opération. Il peut également être prévu que plusieurs utilisateurs puissent effectuer simultanément le procédé.
[0032] De manière particulièrement préférée, il est prévu que, lorsque l’un des éléments de commande manuels est lâché par l’utilisateur, cet élément est bloqué dans une position et une orientation instantanées, en particulier bloqué automatiquement. Ainsi, un mouvement incontrôlé du dispositif endoscope associé peut être empêché.
[0033] Il va sans dire que les caractéristiques susmentionnées et celles indiquées ci-après peuvent être utilisées non seulement dans la combinaison respectivement spécifiée mais aussi dans d’autres combinaisons ou individuellement, sans s’éloigner du cadre de la présente invention.
[0034] D’autres aspects de l’invention découlent de la description ci-après d’exemples de réalisations et du dessin joint, dans lequel :
[0035] [fig-1] illustre un exemple de réalisation d’un système de télémanipulateur selon l’invention dans une représentation partielle schématique ;
[0036] [fig.2] illustre deux éléments de commande d’un système de télémanipulateur selon l’invention selon un exemple de réalisation ;
[0037] [fig.3] illustre un élément de commande manuel d’un élément de commande selon la figure 2 en représentation agrandie ;
[0038] [fig.4] illustre un dispositif de commande doté des éléments de commande selon la figure 2 ;
[0039] [fig.5] illustre un dispositif de commande doté d’un espace de modélisation ainsi qu’un espace de travail d’un système de télémanipulateur selon l’invention en représentation symbolique ;
[0040] [fig.6a], [Fig. 6b], [Fig. 6c] illustrent des dispositifs de commande du système de télémanipulateur selon l’invention dans différentes formes de réalisation ;
[0041] [fig.7] illustre un exemple de réalisation d’un système de télémanipulateur selon l’invention dans une représentation schématique ;
[0042] [fig.8] illustre la commande du système de télémanipulateur selon la figure 7 en représentation schématique.
[0043] Dans la figure 1, des composants d’un système de télémanipulateur selon l’invention sont représentés à titre d’exemple. Un dispositif manipulateur 1 comporte un instrument endoscopique 2 qui comprend une tige allongée 3 au bout de laquelle est disposé un outil 4. L’instrument endoscopique 2 est introduit, au moyen d’un tube de trocart 5, à travers la paroi abdominale 6 d’un patient dans la cavité abdominale 7, laquelle a été agrandie par insufflation d’un gaz, afin de produire un espace de travail suffisant pour l’outil 4. Comme indiqué à la figure 1, l’instrument endoscopique 2 peut être déplacé dans la direction de l’axe longitudinal de la tige 3 (indiquée par la flèche 8 à la figure 1), être entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal (flèche 9) et être pivoté suivant deux axes autour d’un centre de rotation 10 défini par le tube de trocart 5 (flèches 11, 12).
[0044] L’instrument endoscopique 2 peut être commandé par un utilisateur 20 au moyen d’un dispositif de commande 21. Le dispositif de commande comporte un élément de commande 22 doté d’une tige allongée 23 à l’extrémité de laquelle est disposé un élément de commande manuel 24. La tige 23 est montée mobile longitudinalement dans une articulation rotative à deux axes 25. L’articulation rotative 25 est fixée à un support 26. L’élément de commande manuel 24 peut être saisi d’une main par l’utilisateur 22 et être déplacé dans un espace de modélisation 27. Comme indiqué à la figure 1, l’élément de commande 22 présente les mêmes degrés de liberté que l’instrument endoscopique 2, à savoir un déplacement dans la direction de l’axe longitudinal de la tige 23 (flèche 28), une rotation autour de l’axe longitudinal de la tige 23 (flèche 29) et un pivotement autour du centre de rotation 30 défini par l’articulation rotative 25 (flèches 31, 32).
[0045] Le dispositif manipulateur 1 comprend un mécanisme d’actionnement pour déplacer l’instrument endoscopique 2, et le dispositif de commande comporte des capteurs pour détecter le mouvement de l’élément de commande 22 (non représentés). Un moyen de commande, qui n’est pas non plus représenté, est conçu pour commander le mouvement de l’instrument endoscopique 2 de manière correspondante au mouvement de l’élément de commande 22. En outre, l’outil 4 de l’instrument endoscopique 2 peut être actionné par actionnement d’un élément d’actionnement sur l’élément de commande manuel 24.
[0046] L’élément de commande 22 correspond, de par sa conception mécanique, en particulier en termes de degrés de liberté de mouvement et de possibilités d’actionnement, à l’instrument endoscopique 21. Dans l’exemple représenté, par mouvement axial de la tige 23 dans les deux sens (flèche 28), par rotation autour de l’axe longitudinal (flèche 29) ainsi que par des mouvements de pivotement autour de deux axes de rotation (flèches 31, 32) passant par le centre de rotation 30, ainsi que par ouverture et fermeture des parties de mâchoire de l’élément de commande manuel 24, les mouvements correspondants de l’instrument endoscopique 2 peuvent être commandés. Dans le cas des instruments dotés d’une tige pouvant être pliée une ou plusieurs fois, l’élément de commande manuel 24 peut également être plié de manière correspondante pour commander un pliage correspondant. Si, au lieu de l’instrument endoscopique 2, un système optique d’endoscope doit être commandé, un élément de commande correspondant sans élément de commande manuel peut être prévu ou, pour un système optique d’endoscope à direction de visée latérale, un élément de commande manuel fixe présentant un angle correspondant par rapport à la tige peut être prévu (non représenté).
[0047] Selon l’exemple de réalisations décrit ici, le dispositif manipulateur 1 comprend au moins deux instruments endoscopiques 2 et le dispositif de commande comprend au moins deux éléments de commande 22, chaque élément de commande 22 étant associé respectivement à un instrument endoscopique 2. Ceci est représenté à titre d’exemple dans les figures suivantes.
[0048] Dans la figure 2, deux éléments de commande 22, 22’ sont illustrés, des détails pour réaliser les degrés de liberté décrits étant représentés à titre d’exemple. Les tiges 23, 23’ sont configurées respectivement de manière télescopique pour un déplacement dans la direction longitudinale (flèches 28, 28’). Pour la rotation autour de l’axe longitudinal de la tige 23, 23’ (flèches 29, 29’), l’élément de commande manuel 24, 24’ est disposé respectivement de manière rotative à l’extrémité distale de la tige 23, 23’. En outre, deux articulations rotatives 25, 25’ sont représentés de manière symbolique à la figure 2, lesquelles permettent un mouvement de pivotement suivant deux axes (flèches 31,31’, 32, 32’) et sont formées, dans l’exemple illustré, par deux articulations rotatives à un axe agencées l’une sur l’autre. Des capteurs linéaires et de rotation correspondants sont intégrés pour détecter le déplacement longitudinal respectif (flèches 28, 28’) et les mouvements de pivotement (flèches 29, 29’, 31,31’, 32, 32’) (non représentés).
[0049] L’élément de commande manuel 24 est illustré de manière agrandie à la figure 3. L’élément de commande manuel 24 comprend un corps principal 40 doté d’une surface de préhension 41 et d’un levier pivotant 42 opposé à celle-ci et doté d’un anneau pour doigt 43. L’élément de commande manuel 24 peut être saisi d’une main, un doigt s’appuyant contre la surface de préhension 41 et un autre doigt étant introduit à travers l’anneau pour doigt 43. Au moyen des deux doigts, le levier pivotant 42 peut ainsi être déplacé, levier dont le mouvement est également détecté au moyen d’un capteur et est converti par le moyen de commande en un mouvement correspondant des parties de mâchoire de l’outil 4 (voir la figure 1). En outre, l’élément de commande manuel 24 peut présenter un autre axe de pivotement, à l’aide duquel le corps principal 40 peut pivoter par rapport à la tige 23, de sorte qu’un pliage de l’outil 4 par rapport à la tige 3 de l’instrument endoscopique 2 puisse être commandé. Lors de la commande du système de télémanipulateur, un utilisateur a l’élément de commande manuel 24 en main et peut donc commander à la fois le mouvement de la tige 3 de l’instrument 2 et l’actionnement de l’outil 4.
[0050] La conception du dispositif de commande 21 est représentée schématiquement à la figure 4. Les articulations rotatives à deux axes 25, 25’ des éléments de commande 22, 22’ sont disposées de manière déplaçable sur un cadre 50, lequel comporte une pluralité de rails 51,51’, 52, 52’, 53 qui sont fixés les uns aux autres de manière déplaçable, les articulations rotatives 25, 25’ étant également disposées de manière déplaçable sur les rails 51,51’. Au moyen du cadre déplaçable 50, le dispositif de commande 21 peut être réglé de telle sorte que la position relative des centres de rotation 30 définis par les articulations rotatives 25, 25’ correspondent à la position relative des centres de rotation 10 définis par les tubes de trocart 5, insérés dans la paroi abdominale 6 d’un patient, de deux instruments endoscopiques 2 (voir la figure 1). L’orientation spatiale des éléments de commande 22, 22’ et des éléments de commande manuels les uns par rapport aux autres correspond à l’orientation spatiale des instruments endoscopiques ainsi commandés et des outils disposés respectivement à l’extrémité distale. Puisque le mouvement des instruments endoscopiques correspond à celui des éléments de commande 22, 22’, l’agencement des éléments de commande 22, 22’ et des éléments de commande manuels les uns par rapport aux autres correspond, même après qu’un mouvement de l’agencement a été effectué, à l’agencement des instruments endoscopiques associés et des outils respectifs. L’agencement dans l’espace de modélisation 27 représente donc toujours une reproduction de l’agencement dans l’espace de travail. Ainsi, le mouvement intuitif des instruments endoscopiques 2 au moyen du dispositif manipulateur 1 est considérablement facilité par le mouvement des éléments de commande manuels 24, 24’ dans l’espace de modélisation 27.
[0051] La situation de commande est représentée symboliquement à la figure 5. Un utilisateur 20 saisit respectivement d’une main les éléments de commande manuels des éléments de commande 22, 22’ et peut, grâce à leur mouvement dans l’espace de modélisation 27, commander le mouvement des instruments endoscopiques 2, 2’ dans l’espace de travail, qui est, dans l’exemple représenté, la cavité abdominale 7 d’un patient agrandie par insufflation de gaz. Les rapports spatiaux dans l’espace de modélisation 27 sont reproduits dans l’espace de travail intracorporel. Dans la figure 5 est également illustré un élément de commande 33 pour un système optique d’endoscope 34, élément de commande dont la position dans l’espace de travail est également illustrée. Par mouvement manuel de l’élément de commande 33 dans l’espace de modélisation 27, en particulier par un déplacement axial, un mouvement de pivotement autour d’un centre de rotation et un mouvement rotatif autour d’un axe longitudinal, le mouvement du système optique d’endoscope 34 à l’intérieur de l’espace de travail peut être commandé de manière correspondante.
[0052] À l’aide du système optique d’endoscope 34, une image de l’espace de travail à l’intérieur de la cavité abdominale 7 peut être acquise et être présentée à l’utilisateur 20 sur un écran 64 qui est disposé en dessous de l’espace de modélisation 27. La représentation s’effectue de telle sorte qu’un axe 60 dans la cavité abdominale 7 est reproduit en tant qu’axe de commande 61 dans l’espace de modélisation 27, et le dispositif manipulateur est commandé de telle sorte qu’un mouvement des éléments de commande 22, 22’, 33 par rapport à l’axe de commande 61 soit converti en un mouvement correspondant des instruments endoscopiques 2, 2’ ainsi que du système optique d’endoscope 34 par rapport à l’axe 60. L’agencement des éléments de commande 22, 22’, 33 les uns par rapport aux autres et relativement à l’axe de commande 61 correspond à l’agencement des instruments endoscopiques 2, 2’ et du système optique d’endoscope 34 les uns par rapport aux autres et relativement à l’axe 60.
[0053] Dans les figures 6a à 6c est illustré schématiquement dans une vue de côté comment une image de l’espace de travail peut être présentée à l’utilisateur de manière appropriée, afin de faciliter la réalisation d’une intervention chirurgicale. Selon la figure 6a, un écran partiellement transparent 62 peut par exemple être disposé au-dessus de l’espace de modélisation 27, lequel écran affiche une image, acquise à l’aide du système optique d’endoscope 34 (voir la figure 5 ainsi que les figures 7 et 8), de l’espace de travail. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 6b, qui correspond à celle illustrée à la figure 5, un écran 64 est disposé en dessous de l’espace de modélisation 27. En outre, un autre écran 63 peut être présent. Comme illustré à la figure 6c, au lieu d’un écran, un projecteur 65 peut également être prévu, lequel projette l’image sur une surface de projection 66 au-dessus de l’espace de modélisation 27. Dans tous les cas, l’affichage s’effectue de telle sorte que le mouvement des éléments de commande 22, 22’ dotés des éléments de commande manuels 24, 24’ dans l’espace de modélisation 27 corresponde au mouvement des instruments endoscopiques 2, 2’ ou des outils correspondants 4 dans l’espace de travail.
[0054] Dans la figure 7, un système de télémanipulateur selon l’invention est représenté sous forme schématique à titre d’exemple. Dans la cavité abdominale 7 d’un patient 13 qui est allongé sur une table d’opération 14, une pluralité d’instruments endoscopiques 2,
2’, 2“ sont introduits à travers des tubes de trocart correspondants 5, 5’, 5“. En outre, un système optique d’endoscope 34 est introduit dans la cavité abdominale 7 à travers un autre tube de trocart 5“’. Le mouvement des instruments endoscopiques 2, 2’, 2“ ainsi que du système optique d’endoscope 34 et l’actionnement des outils 4, 4’, 4“ des instruments endoscopiques 2, 2’, 2“ sont provoqués par un mécanisme d’actionnement non représenté qui est commandé par un moyen de commande 75. Le mécanisme d’actionnement est commandé de telle sorte que les points de passage des tubes de trocart 5, 5’, 5“, 5”’ à travers la paroi abdominale 6, c’est-à-dire les points de trocart, forment des centres de rotation pour des mouvements de pivotement des instruments 2, 2’, 2“ et du système optique d’endoscope 34. Le moyen de commande 75 est pour sa part commandé par le biais de deux dispositifs de commande 21, 71 qui comportent respectivement des éléments de commande correspondants 22, 22’, 22“, 72, 72’, 72“ pour les instruments endoscopiques 2, 2’, 2“. Il est également prévu respectivement un élément de commande 33, 73 qui est associé au système optique d’endoscope 34 et par le biais duquel un mouvement du système optique d’endoscope 34 peut être commandé. L’agencement spatial des centres de rotation autour desquels les éléments de commande 22, 22’, 22“, 73 peuvent être pivotés correspond à l’agencement spatial des points de trocart dans la paroi abdominale 6. En particulier les distances des centres de rotation des éléments de commande 22, 22’, 22“, 73 les uns par rapport aux autres sont réglées comme les distances des points de trocart des tubes de trocart 5, 5’, 5“, 5“‘ des instruments associés respectivement 2, 2’, 2“ ou du système optique d’endoscope 34. Comme illustré à la figure 7, le dispositif de commande 75 est conçu de telle sorte que les angles α, β, γ entre les éléments de commande 2, 33, 2’, 2“ ou 72, 73, 72’, 72“ correspondent aux angles que les instruments endoscopiques 2, 2’, 2“ et le système optique d’endoscope 34 forment les uns avec les autres. Par ailleurs, une longueur d’introduction des instruments endoscopiques 2, 2’, 2“ et du système optique d’endoscope 34 dans la cavité abdominale 7 est déterminée de manière correspondante à longueur des éléments de commande 22, 33, 22’, 22“ ou 72, 73, 72’, 72“. Les articulations rotatives qui définissent les centres de rotation sont retenues respectivement dans une surface de support bombée 35, 74 dont la forme correspond approximativement à la forme de la paroi abdominale 6 ; les surfaces de support 35, 74 permettent également un déplacement des centres de rotation à l’intérieur de la surface de support respective 35, 74 (non représentées). Les dispositifs de commande 21, 71 peuvent être réalisés sous forme de pupitres de commande, un utilisateur pouvant commander respectivement deux éléments de commande au niveau de chaque pupitre de commande. Un écran 62, 64 ou une surface de projection 66 peut respectivement être disposé(e) sur un côté supérieur du pupitre de commande (voir les figures 6a à 6c, non représenté(e) à la figure 7).
[0055] La commande du système de télémanipulateur est illustrée encore une fois à la figure 8 avec deux utilisateurs 20, 70. En particulier, il peut être avantageux qu’un premier utilisateur 20 commande deux instruments endoscopiques 2, 2“ au niveau du dispositif de commande 21 et commande les éléments de commande 22, 22“ associés à ceux-ci, tandis qu’un autre utilisateur 70 commande un autre instrument endoscopique 2’ et le système optique d’endoscope 34 en commandant les éléments de commande72’, 73 du deuxième dispositif de commande 71. Les éléments de commande correspondants au niveau de l’autre pupitre de commande respectif peuvent être désactivés de telle sorte que, pour chaque instrument 2, 2’, 2“ ou pour le système optique d’endoscope 34, seulement un élément de commande soit actif à chaque instant, ou peuvent être déplacés de manière motorisée de telle sorte que l’agencement spatial de tous les éléments de commande 2, 2’, 2“, 33, 72, 72’, 72“, 73 soit toujours le même pour les deux dispositifs de commande 21, 71. En outre, il est indiqué à la figure 8 que le moyen de commande 75 comporte une unité de commande de manipulateur 76 qui commande le dispositif manipulateur pour retenir et déplacer les instruments 2, 2’, 2“ et le système optique d’endoscope 34. Le moyen de commande 75 comporte en outre une unité de traitement d’images 77 pour commander le système optique d’endoscope 34 et pour traiter l’image acquise par le système optique d’endoscope 34 en vue d’une représentation appropriée sur les écrans 62, 64 ou au moyen du projecteur 65 (voir les figures 6a à 6c). En outre, le moyen de commande 75 comporte une unité de commande centrale 78 qui commande l’interaction de l’unité de commande de manipulateur 76, de l’unité de traitement d’images 77 et des dispositifs de commande 21, 71.
[0056] Comme on peut le voir dans les figures 7 et 8, la conception des dispositifs de commande 21, 71 dotés des éléments de commande 22, 22’, 22“, 33 ou 72, 72’, 72“, 73 permet aux utilisateurs 20, 70 de voir directement quels mouvements peuvent être effectués à l’aide des instruments endoscopiques 2, 2’, 2“ ou du système optique d’endoscope 34. Puisque les éléments de commande 22, 22’, 22“, 33 ou 72, 72’, 72“, 73 présentent la même relation spatiale les uns par rapport aux autres que les instruments endoscopiques 2, 2’, 2“ ou le système optique d’endoscope 34, ceux-ci présentent également les mêmes degrés de liberté. Ainsi, la réalisation de mouvements de commande à l’aide des éléments de commande 22, 22’, 22“, 33 ou 72, 72’, 72“, 73 que les instruments endoscopiques 2, 2’, 2“ ou le système optique d’endoscope 34 ainsi commandés ne pourraient pas effectuer dans l’espace de travail peut par exemple être évitée de manière simple.
[0057] Pour des raisons de clarté, tous les signes de référence ne sont pas représentés dans toutes les figures. Les signes de référence non illustrés dans une figure ont la même signification que dans les autres figures.
[0058] Un système de télémanipulateur selon l’invention servant à effectuer des manipulations dans une cavité corporelle interne comporte un dispositif manipulateur doté d’un mécanisme d’actionnement entraîné par moteur pour déplacer au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être introduits dans la cavité corporelle interne à travers respectivement une ouverture d’accès, lesquels dispositifs endoscopes comprennent respectivement une tige allongée 3, lesdits au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être déplacés respectivement dans une direction longitudinale et pivoter autour d’un centre de rotation 10 défini par l’ouverture d’accès respective, un dispositif de commande 21, 71 doté d’au moins deux éléments de commande 22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73 qui comprennent respectivement une tige allongée 23, 23’, lesdits au moins deux éléments de commande 22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73 pouvant être déplacés respectivement manuellement dans la direction d’un axe longitudinal et pouvant pivoter autour d’un centre de rotation 30, et un moyen de commande 75 qui est conçu pour détecter un déplacement longitudinal respectif et un mouvement de pivotement respectif desdits au moins deux éléments de commande 22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73 et pour commander le dispositif manipulateur 1 de telle sorte que les mouvements dispositifs endoscopes correspondent à ceux desdits au moins deux éléments de commande 22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73, le dispositif de commande 21, 71 étant conçu de telle sorte qu’une position relative des centres de rotation 30 des éléments de commande 22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73 est réglable.
Liste des signes de référence [0059] 1 Dispositif manipulateur [0060] 2, 2’, 2“ Instrument [0061] 3 Tige [0062] 4, 4’, 4“ Outil [0063] 5, 5’, 5“, 5”’ Tube de trocart [0064] 6 Paroi abdominale [0065] 7 Cavité abdominale [0066] 8 Flèche [0067] 9 Flèche [0068] 10 Centre de rotation [0069] 11 Flèche [0070] 12 Flèche [0071] 13 Patient [0072] 14 Table d’opération [0073] 20 Utilisateur [0074] 21 Dispositif de commande [0075] 22, 22’, 22“ Élément de commande [0076] 23, 23’ Tige [0077] 24, 24’ Élément de commande manuel [0078] 25, 25’ Articulation rotative [0079] 26 Support [0080] 27 Espace de modélisation [0081] 28, 28’Flèche [0082] 29, 29’ Flèche [0083] 30 Centre de rotation [0084] 31, 31’Flèche [0085] 32, 32’ Flèche [0086] 33 Élément de commande [0087] 34 Système optique d’endoscope [0088] 35 Surface de support [0089] 40 Corps principal [0090] 41 Surface de préhension [0091 ] 42 Levier pivotant [0092] 43 Anneau pour doigt [0093] 50 Cadre [0094] 51, 51’Rail [0095] 52, 52’ Rail [0096] 53, 53’ Rail [0097] 60 Axe [0098] 61 Axe de commande [0099] 62 Écran [0100] 63 Écran [0101] 64 Écran [0102] 65 Projecteur [0103] 66 Surface de projection [0104] 70 Utilisateur [0105] 71 Dispositif de commande [0106] 72, 72’, 72“ Élément de commande [0107] 73 Élément de commande [0108] 74 Surface de support [0109] 75 Moyen de commande [0110] 76 Unité de retenue [OUI] 77 Unité de traitement d’images [0112] 78 Unité de commande centrale
Claims (1)
- [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]RevendicationsSystème de télémanipulateur servant à effectuer des manipulations dans une cavité corporelle interne d’un corps humain ou animal, comportant un dispositif manipulateur (1) doté d’un mécanisme d’actionnement entraîné par moteur pour déplacer au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être introduits dans la cavité corporelle interne à travers respectivement une ouverture d’accès, lesquels dispositifs endoscopes comprennent respectivement une tige allongée (3), lesdits au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être déplacés respectivement, au moyen du mécanisme d’actionnement, dans une direction longitudinale de la tige (3) et pivoter autour d’un centre de rotation (10) défini par l’ouverture d’accès respective, un dispositif de commande (21, 71) doté d’au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) qui comprennent respectivement une tige allongée (23, 23’), lesdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) pouvant être déplacés respectivement manuellement dans la direction d’un axe longitudinal de la tige (23, 23’) et pouvant pivoter autour d’un centre de rotation (30) respectif, et un moyen de commande électronique (75) qui est conçu pour détecter un déplacement longitudinal respectif et un mouvement de pivotement respectif desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) et pour commander le dispositif manipulateur (1) de telle sorte que les mouvements desdits au moins deux dispositifs endoscopes correspondent à ceux desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73), caractérisé en ce que le dispositif de commande (21, 71) est conçu de telle sorte qu’une position relative des centres de rotation (30) desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) est réglable.Système de télémanipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la relation spatiale des centres de rotation (30) desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) est réglable manuellement.Système de télémanipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif manipulateur (1) est conçu pour déterminer la position relative des centres de rotation (10) desdits au moins deux dispositifs endoscopes, en ce que la position relative des centres de rotation (30) desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8]72“, 73) est réglable de manière motorisée et en ce que le moyen de commande (75) est conçu de telle sorte que les centres de rotation (30) des éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) sont réglés de manière correspondante à la position relative détectée des centres de rotation (10) des dispositifs endoscopes.Système de télémanipulateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits au moins deux dispositifs endoscopes sont rotatifs autour de l’axe longitudinal respectif de leur tige (3), en ce que lesdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) sont rotatifs manuellement respectivement autour de l’axe longitudinal de leur tige (23, 23’) et en ce que le moyen de commande électronique (75) est conçu pour détecter une rotation respective autour de l’axe longitudinal de la tige (23, 23’) desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) et pour commander le dispositif manipulateur (1) de telle sorte que les dispositifs endoscopes soient entraînés en rotation autour d’un axe longitudinal respectif de leur tige (3) de manière correspondante à la rotation des éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73).Système de télémanipulateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un outil (4, 4’, 4“) est disposé à une extrémité distale d’au moins un dispositif endoscope, lequel outil présente au moins un degré de liberté d’actionnement, et en ce qu’un élément de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) associé à ce dispositif endoscope comprend, à l’extrémité distale de sa tige (23, 23’), un élément de commande manuel (24, 24’) qui est conçu pour l’actionnement correspondant de l’outil (4, 4’, 4“).Système de télémanipulateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande (21, 72) comprend un mécanisme de blocage servant à bloquer lesdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73).Système de télémanipulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme de blocage peut être activé automatiquement pour bloquer un élément de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) lorsque cet élément de commande n’a pas été saisi par un utilisateur (20, 70) ou est lâché par celui-ci.Système de télémanipulateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif manipulateur (1) est conçu pour détecter une dimension et une forme de la cavité corporelle interne et en [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] ce que le moyen de commande électronique (75) et le dispositif de commande (21, 71) sont conçus de telle sorte qu’une plage de mouvement desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) est limitée de manière correspondante à la dimension et à la forme détectées de la cavité corporelle interne.Système de télémanipulateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande (21, 71) comprend une pluralité de repères d’étalonnage.Système de télémanipulateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de télémanipulateur comprend au moins un autre dispositif de commande (21, 71).Procédé de fonctionnement d’un système de télémanipulateur qui comporte un dispositif manipulateur (1) doté d’un mécanisme d’actionnement entraîné par moteur pour déplacer au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être introduits dans une cavité corporelle interne d’un corps humain ou animal à travers respectivement une ouverture d’accès, lesquels dispositifs endoscopes comprennent respectivement une tige allongée (3), lesdits au moins deux dispositifs endoscopes pouvant être déplacés respectivement, au moyen du mécanisme d’actionnement, dans une direction longitudinale de la tige (3) et pivoter autour d’un centre de rotation (10) défini par l’ouverture d’accès respective, lequel système de télémanipulateur comporte en outre un dispositif de commande (21, 71) doté d’au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) qui comprennent respectivement une tige allongée (23, 23’), lesdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) pouvant être déplacés respectivement manuellement dans la direction d’un axe longitudinal de la tige (23, 23’) et pouvant pivoter autour d’un centre de rotation (30) respectif, le procédé comprenant les étapes de :- réglage des centres de rotation (30) desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73) de manière corres pondante à une relation spatiale des centres de rotation (10) des dispositifs endoscopes,- détection d’un déplacement longitudinal respectif et d’un mouvement de pivotement respectif desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’, 72“, 73),- commande du dispositif manipulateur (1) de telle sorte qu’un mouvement desdits au moins deux dispositifs endoscopes corresponde à ceux desdits au moins deux éléments de commande (22, 22’, 22“, 33, 72, 72’,72“, 73).[Revendication 12] Procédé selon la revendication 11, dans lequel, lorsque l’un des éléments de commande manuels (24, 24’) est lâché par un utilisateur (20, 70), cet élément est bloqué dans une position et une orientation instantanées.
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