WO2006040466A1 - Dispositif de guidage et de manipulation d'un instrument chirurgical - Google Patents

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WO2006040466A1
WO2006040466A1 PCT/FR2005/002493 FR2005002493W WO2006040466A1 WO 2006040466 A1 WO2006040466 A1 WO 2006040466A1 FR 2005002493 W FR2005002493 W FR 2005002493W WO 2006040466 A1 WO2006040466 A1 WO 2006040466A1
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WO
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segment
actuators
master
base
slave
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/002493
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English (en)
Inventor
Jean-François Ognier
Original Assignee
Sas Geyser
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery

Definitions

  • the present invention relates to a guide device and parallel structure manipulation for a surgical instrument, which can find applications in microsurgery or surgical robotics, especially during minimally invasive surgery performed under endoscopy.
  • the kinematic chain of the surgical robotics devices is very complex to allow manipulation of a surgical instrument through a surgical orifice or trocar, constituting a fixed articulation reference external to the robot.
  • These devices most often associate movements of support arms and distal joints or so-called “endo-wrists” to position the instrument, generating very important movements for useful movements of the instrument a few centimeters.
  • the present invention aims to avoid these drawbacks by providing a simple device for guiding and manipulating a surgical instrument, making it possible to improve the accuracy of the surgical procedure while reducing practitioner fatigue, at an affordable cost making it accessible to a physician. more practitioners.
  • the invention relates to a device for guiding and manipulating a flexible and removable surgical instrument in an operating cavity, the surgical instrument being held in a hollow base, intended to be carried by a manipulator arm or a mechanical support, said guiding device being characterized in that at least three actuators, individually movable and guided in translation in the base, connect:
  • a master segment articulated by a ball joint on the base, on the side of an operating member of the surgical instrument, to a slave segment, having a virtual point of spherical articulation located between the actuators and substantially on the the axis of the base, and which opens an active part, such as clamp, scissors, etc .. of the surgical instrument, said actuators ensuring the servocontrol of the slave segment in an angular position homothetic to that of the master segment.
  • the device object of the present invention does not require any external kinematic device, which makes it less expensive and accessible to the largest number of practitioners.
  • the actuators are connected to the master segment and / or the slave segment by links symmetrically distributed on the master segment and / or the slave segment, and elastically articulated on the actuators, at least one master rod and / or or slave being embedded on the master segment and / or the slave segment, the other links being articulated in radial planes of the master segment and / or the slave segment.
  • the fact of embedding one of the rods in the corresponding segment makes it possible to lift the indeterminacy on the positioning of the slave segment, a singularity of the systems with three actuators which allow two positions of the slave segment for a single position of the master segment.
  • the elastic joints of the links on the corresponding actuator are advantageously constituted by semi-rigid wires or cables crimped at their two ends, and in particular made of shape memory alloy to benefit from the super-elastic properties of these materials. According to the more or less remote implantation of the elastic joints relative to the axis of the corresponding segment, the rigid actuators amplify or reduce the value of the homothetic coefficient of the angular servocontrol of the slave segment.
  • the actuators are connected to the master segment and / or to the slave segment by semi-rigid wires or cables, made in particular of shape memory alloy and crimped at both ends, on the one hand on the actuators and on the other hand on the master segment and / or the slave segment.
  • the semi-rigid wire or cable then performs the functions of rigid link and elastic articulation with the actuator and with the corresponding segment.
  • This embodiment which makes it possible to completely get rid of rods, however, implies a sufficient free length to allow relative movements of the various elements.
  • the ball ensuring the articulation of the master segment on the base may for example be provided with a hemispherical clamping ring ensuring the angular immobilization of the surgical instrument, for example to ensure a permanent grip or remove tissues or organs.
  • All components of the device object of the invention are easily and quickly dissociable after disassembly of the hemispherical ring, to allow cleaning, decontamination, sterilization and maintenance.
  • the actuators are advantageously guided in translation in a sheath retained in translation in the base and free to rotate on the axis of the base.
  • the attachment point of the device on the support or manipulator arm and the point of introduction of the instrument into the operative cavity constitute two fixed points embodying the axis of the base of the device.
  • the base may comprise an axial displacement mechanism of the screw-nut or rack-and-pinion type, interposed between the support and the base and to adjust the penetration of the device into the operating cavity.
  • the angular control of the slave segment to the master segment can be realized remotely by two mobile actuators, each split into two distinct parts, master and slave, and an actuator referenced fixed to a ETRI 'er sliding freely on the master side of the base.
  • the angular servocontrol of the slave segment is strictly dependent on the relative positions of the three rigid actuators only. Since these positions can be interpreted with respect to one of the three actuators considered as referents, this arrangement makes it possible to take into account only two mobile actuators in the case of a remote servocontrol.
  • the master segment advantageously comprises axial position sensors and angular position of the operating member of the surgical instrument, which are enslaved actuators axial displacement and angular of the active portion of the surgical instrument.
  • the slave parts of the two mobile actuators can be moved by linear devices of the hydraulic, pneumatic or electric cylinder type, slaved to position sensors of the master parts of the two mobile actuators.
  • the motion transmission between the master and slave parts of the two mobile actuators can be provided by two flexible elements.
  • the device according to the invention makes it possible to guide, position and manipulate the active part of a surgical instrument in any position of a hemispherical space centered inside the operative cavity and which can reach a radius of 10 cm, which is generally sufficient space for microsurgery or endoscopic surgery.
  • the invention By dissociating the surgical instrument and its guiding and handling device, the invention provides a significant simplification to parallel structure movement transmission systems, as described for example in French Patent Applications Nos. 2,672,836 and 628 670, the latter comprising from four to six actuators.
  • This dissociation also allows simple and fast interchangeability of instruments without changing position of the guiding and handling device, as well as rapid disassembly of all components for cleaning, decontamination, sterilization and maintenance.
  • the device which is the subject of the invention constitutes a system with four degrees of freedom (three degrees of rotation and one degree of translation), to which must be added two degrees of freedom for the instrument guided (a degree in translation and a degree in rotation with respect to the axis of the distal portion of the device).
  • FIG. 1 is an overall view of a first embodiment of the device according to the invention for guiding and manipulating a surgical instrument
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the device of Figure 1;
  • FIG. 3 is a longitudinal view of a surgical instrument that can be manipulated by means of the device according to the invention
  • FIGS. 4 and 5 illustrate two embodiments of the invention that can remotely manipulate a surgical instrument
  • FIG. 6 shows a surgical instrument capable of being handled remotely, by means of a device as illustrated in FIGS. 4 and 5.
  • the guiding and handling device C comprises a fixed base 1 hollow, of substantially cylindrical shape, to be carried by a manipulator arm A, as described for example in the patent French Patent No. 2,711,506 in the name of the Applicant, and in which is maintained a flexible and removable surgical instrument B.
  • the base 1 comprises an axial displacement mechanism 7 of the screw-nut or rack-and-pinion type, interposed between the manipulator arm A and the base 1 and making it possible to adjust the penetration of the guiding and handling device C. in the operative cavity.
  • the base 1 is surmounted in the proximal zone of a master segment 2, consisting of a hollow guide of substantially cylindrical shape, articulated by a ball 3 on the base 1, on the side of a maneuvering handle 20 of the surgical instrument B.
  • the ball 3 is provided with a hemispherical clamping ring 8 ensuring the angular immobilization of the surgical instrument B.
  • an active part 21 forceps, scissors, etc.
  • the slave segment 4 has a virtual point of spherical articulation located substantially on the axis of the base 1, between three rigid actuators 5 which ensure the servocontrol of the slave segment 4 to the master segment 2, in a homothetic angular position of that of the master segment 2.
  • the rigid actuators 5 are moved individually and guided in translation in a sleeve 9, retained in translation in the base 1 and free to rotate on the axis of the base 1.
  • the rigid actuators 5 are connected to the slave segment 4 by three rods 16 distributed symmetrically on the slave segment 4 and resiliently articulated on the actuators 5 by elastic hinges 6 made of shape memory alloy wires crimped at both ends.
  • the two other links 16 are articulated in a radial plane of the slave segment 4. In the embodiment shown in the drawing, they are in fact traversed by a shape memory alloy wire embedded in the slave segment 4, and are guided in radial slots of the slave segment 4.
  • the elastic joints 6 behave as joints of
  • the rigid actuators 5 amplify or reduce the value of the homothetic coefficient of the angular servocontrol of the slave segment 4.
  • the rigid actuators 5 are connected on the other hand to the master segment 2 by three son 17 memory-memory alloy crimped on the one hand on the actuators 5 and on the other hand on the master segment 2, that is to say say recessed on the ball 3, and therefore constrained in lateral displacement.
  • the son 17 perform the functions of rigid link and elastic articulation on the one hand with the ball 3, and on the other hand with the corresponding actuator 5.
  • the point of articulation on the ball joint 3, the shape memory alloy "link” and the actuator 5 do not always work in the same plane, which implies relative displacements of the embedding points. of the wire 17 in the ball 3, so that the shape of the wire 17 forced carries a "Z" to compensate for these movements, which would not allow gimbals or elastic couplings Oldham type.
  • the surgical instrument B comprises, in proximal and distal zones, rigid cylindrical portions 22 and 23, connected by a flexible portion 24 of smaller diameter (see FIG. 3) intended to slide in the bores of the master 2 and slave 4 segments and the 9. With diameters greater than the diameters of these bores, the parts 22 and 23 accurately hold the instrument B in the device C.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate two embodiments in which the angular slaving of the slave segment 4 to the master segment 2 is performed remotely, the base being split into two distinct parts 1 'and 1 ", respectively master and slave.
  • a first actuator 51 is fixed to a stirrup 12 sliding freely on the master part V of the base.
  • This first actuator 51 is considered as a position reference for the other two mobile actuators, each split into two distinct parts 52 'and 52 ", respectively master and slave, between which the movement is transmitted.
  • the motion transmission between the master parts 52 'and slaves 52 "of the two mobile actuators is ensured by two flexible elements 10 mounted in a sheath 11 and connecting the stirrup 12 to the slave part. 1 "of the base.
  • the slave parts 52 "of the mobile actuators are moved by linear devices 14, of hydraulic, pneumatic or electric cylinder type, slaved to position sensors 13 of the master parts 52 'of the mobile actuators
  • the position sensors 13 are integral with the stirrup 12.
  • the master segment 2 comprises axial position sensors 26 and angular position 28 of the operating handle 20 of the surgical instrument B.
  • Axial and angular displacement actuators 27 of the active portion 21 of the surgical instrument B are slaved to these sensors 26 and 28, and allow the surgical instrument B to slide and rotate about its main axis in the device. guidance and handling C.
  • the active part 21 is activated by an actuator 29, slaved to an axial position sensor 30 integral with the operating handle 20.
  • the three actuators 25, 27 and 29 make it possible to adjust the penetration of the instrument B into the operating cavity, to orient its active part 21 in the operating cavity and to actuate it.
  • the assembly thus requires a total of only five actuators, two for the device C and three for the instrument B, in its remote use.
  • a sixth actuator could possibly be provided to ensure the axial displacement of the base 1 relative to the manipulator arm A.
  • Force return means are advantageously provided to restore the sensitivity of the surgeon in the grip of the tissues and organs operated, as well as means, preferably stereoscopic, restitution of the image of the operated area.

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Abstract

L'instrument chirurgical (B) est maintenu dans une embase (1 ) creuse du dispositif (C), destinée à être portée par un bras manipulateur (A) ou un support mécanique. Trois actionneurs (5), déplaçables individuellement et guidés en translation dans l'embase (1 ), relient un segment maître (2), articulé par une rotule (3) sur l'embase (1 ), du côté d'un organe de manœuvre (20) de l'instrument chirurgical (B), à un segment esclave (4), présentant un point virtuel d'articulation sphérique situé entre les actionneurs (5) et sensiblement sur l'axe de l'embase (1 ), et duquel débouche une partie active (21 ) de l'instrument chirurgical (B). Les actionneurs (5) assurent l'asservissement du segment esclave (4) dans une position angulaire homothétique de celle du segment maître (2).

Description

DISPOSITIF DE GUIDAGE ET DE MANIPULATION D'UN INSTRUMENT
CHIRURGICAL.
La présente invention concerne un dispositif de guidage et de manipulation à structure parallèle pour un instrument chirurgical, pouvant trouver des applications en micro-chirurgie ou en robotique chirurgicale, plus particulièrement lors d'interventions de chirurgie minimalement invasive pratiquées sous endoscopie.
La chaîne cinématique des dispositifs de robotique chirurgicale est fort complexe pour permettre de manipuler un instrument chirurgical au travers d'un orifice ou d'un trocart chirurgical, constituant un référentiel d'articulation fixe externe au robot. Ces dispositifs associent le plus souvent, des mouvements de bras support et d'articulations distales ou dits "endo-wrists" pour positionner l'instrument, générant des mouvements très importants pour des déplacements utiles de l'instrument de quelques centimètres.
De tels dispositifs décrits en particulier par les brevets US 6 723 106 et US 6 645 196 mettent en oeuvre des moyens de calcul complexes et coûteux contrôlant des systèmes du type à double parallélogramme ou à articulations redondantes passives. Néanmoins, en utilisation au bloc opératoire, l'approche des bras et des instruments de ces robots est le plus souvent pratiquée de façon manuelle pour positionner le point d'articulation sur la paroi corporelle du patient.
Il est manifeste que de tels dispositifs s'avèrent indispensables pour l'abord des techniques dites de moindre invasion pour la chirurgie thoracique et notamment cardiaque, mais l'utilisation de tels robots s'avère très confidentielle parce que trop coûteuse.
La présente invention vise à éviter ces inconvénients en fournissant un dispositif simple de guidage et de manipulation d'un instrument chirurgical, permettant d'améliorer la précision du geste chirurgical tout en réduisant la fatigue du praticien, à un coût abordable le rendant accessible à un plus grand nombre de praticiens.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de guidage et de manipulation d'un instrument chirurgical flexible et amovible dans une cavité opératoire, l'instrument chirurgical étant maintenu dans une embase creuse, destinée à être portée par un bras manipulateur ou un support mécanique, ledit dispositif de guidage étant caractérisé en ce qu'au moins trois actionneurs, déplaçables individuellement et guidés en translation dans l'embase, relient :
- un segment maître, articulé par une rotule sur l'embase, du côté d'un organe de manœuvre de l'instrument chirurgical, à - un segment esclave, présentant un point virtuel d'articulation sphérique situé entre les actionneurs et sensiblement sur l'axe de l'embase, et duquel débouche une partie active, telle que pince, ciseaux, etc.. de l'instrument chirurgical, lesdits actionneurs assurant l'asservissement du segment esclave dans une position angulaire homothétique de celle du segment maître.
Ainsi, le dispositif objet de la présente invention ne nécessite aucun dispositif cinématique externe, ce qui le rend moins onéreux et accessible au plus grand nombre de praticiens.
Dans une forme de réalisation possible, les actionneurs sont reliés au segment maître et/ou au segment esclave par des biellettes réparties symétriquement sur le segment maître et/ou le segment esclave, et articulées élastiquement sur les actionneurs, au moins une biellette maître et/ou esclave étant encastrée sur le segment maître et/ou le segment esclave, les autres biellettes étant articulées dans des plans radiaux du segment maître et/ou du segment esclave.
Le fait d'encastrer une des biellettes dans le segment correspondant permet de lever l'indétermination sur le positionnement du segment esclave, singularité des systèmes à trois actionneurs qui autorisent deux positions du segment esclave pour une seule position du segment maître. Les articulations élastiques des biellettes sur l'actionneur correspondant sont avantageusement constituées de fils ou de câbles semi- rigides sertis à leurs deux extrémités, et réalisées notamment en alliage à mémoire de forme pour bénéficier des propriétés super-élastiques de ces matériaux. Suivant l'implantation plus ou moins éloignée des articulations élastiques par rapport à l'axe du segment correspondant, les actionneurs rigides amplifient ou réduisent la valeur du coefficient d'homothétie de l'asservissement angulaire du segment esclave.
Selon une autre forme de réalisation envisageable, les actionneurs sont reliés au segment maître et/ou au segment esclave par des fils ou des câbles semi-rigides, réalisés notamment en alliage à mémoire de forme et sertis à leurs deux extrémités, d'une part sur les actionneurs et d'autre part sur le segment maître et/ou le segment esclave.
Le fil ou câble semi-rigide assure alors les fonctions de biellette rigide et d'articulation élastique avec l'actionneur et avec le segment correspondant. Cette forme de réalisation qui permet de s'affranchir totalement de biellettes implique toutefois une longueur libre suffisante pour autoriser les déplacements relatifs des divers éléments.
La rotule assurant l'articulation du segment maître sur l'embase peut par exemple être munie d'une bague de serrage hémisphérique assurant l'immobilisation angulaire de l'instrument chirurgical, par exemple pour assurer une préhension permanente ou écarter des tissus ou organes.
Tous les composants du dispositif objet de l'invention sont facilement et rapidement dissociables, après démontage de la bague hémisphérique, afin d'en permettre le nettoyage, la décontamination, la stérilisation et la maintenance.
Les actionneurs sont avantageusement guidés en translation dans un fourreau retenu en translation dans l'embase et libre en rotation sur l'axe de l'embase.
Le point de fixation du dispositif sur le support ou bras manipulateur et le point d'introduction de l'instrument dans la cavité opératoire, souvent matérialisé par un trocart, constituent deux points fixes matérialisant l'axe de l'embase du dispositif.
Tous les mouvements de l'instrument se font en considérant cet axe comme fixe et n'étant déplacé qu'occasionnellement en approche manuelle, ce qui en soit ne constitue nullement un désavantage en regard des instruments des robots qui, comme mentionné précédemment, nécessitent un accostage manuel.
Toutefois, l'embase peut comporter un mécanisme de déplacement axial, du type vis-écrou ou pignon-crémaillère, s'interposant entre le support et l'embase et permettant d'ajuster la pénétration du dispositif dans la cavité opératoire.
L'embase étant scindée en deux parties distinctes maître et esclave, l'asservissement angulaire du segment esclave au segment maître peut être réalisé à distance par deux actionneurs mobiles, chacun scindé en deux parties distinctes, maître et esclave, et un actionneur réfèrent fixé à un étri'er coulissant librement sur la partie maître de l'embase. En effet, l'asservissement angulaire du segment esclave est strictement dépendant des seules positions relatives des trois actionneurs rigides. Comme ces positions peuvent s'interpréter par rapport à l'un des trois actionneurs considéré comme réfèrent, cette disposition permet de ne prendre en compte que deux actionneurs mobiles dans le cas d'un asservissement à distance.
Dans ce contexte, le segment maître comporte avantageusement des capteurs de position axiale et de position angulaire de l'organe de manœuvre de l'instrument chirurgical, auxquels sont asservis des actionneurs de déplacement axial et angulaire de la partie active de l'instrument chirurgical. Les parties esclaves des deux actionneurs mobiles peuvent être mues par des dispositifs linéaires, de type vérin hydraulique, pneumatique ou électrique, asservis à des capteurs de position des parties maîtres des deux actionneurs mobiles. En variante, la transmission de mouvement entre les parties maîtres et esclaves des deux actionneurs mobiles peut être assurée par deux éléments flexibles.
Le dispositif objet de l'invention permet de guider, de positionner et de manipuler la partie active d'un instrument chirurgical dans n'importe quelle position d'un espace hémisphérique centré à l'intérieur de la cavité opératoire et pouvant atteindre un rayon d'une dizaine de centimètres, espace qui s'avère généralement suffisant pour les interventions de microchirurgie ou de chirurgie endoscopique.
En dissociant l'instrument chirurgical et son dispositif de guidage et de manipulation, l'invention apporte une simplification notable aux systèmes de transmission de mouvement à structure parallèle, tels que décrits par exemple dans les demandes de brevets français n° 2 672 836 et 2 628 670, ces derniers comportant de quatre à six actionneurs.
Cette dissociation permet en outre l'interchangeabilité simple et rapide des instruments sans changement de position du dispositif de guidage et de manipulation, ainsi que le désassemblage rapide de tous les composants pour le nettoyage, la décontamination, la stérilisation et la maintenance.
Plus précisément, le dispositif objet de l'invention constitue un système à quatre degrés de liberté (trois degrés en rotation et un degré en translation), auxquels il faut ajouter deux degrés de liberté pour l'instrument guidé (un degré en translation et un degré en rotation par rapport à l'axe de la partie distale du dispositif).
Les singularités des dispositifs à trois actionneurs sont levées par les dispositions constructives décrites ci-dessus, l'invention conservant néanmoins le caractère réversible de la plupart des dispositifs à structure parallèle.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention pour le guidage et la manipulation d'un instrument chirurgical;
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue longitudinale d'un instrument chirurgical manipulable au moyen du dispositif selon l'invention ;
- les figures 4 et 5 illustrent deux variantes de réalisation de l'invention qui permettent de manipuler a distance un instrument chirurgical ; - la figure 6 montre un instrument chirurgical susceptible d'être manipulé à distance, au moyen d'un dispositif tel qu'illustré en figures 4 et 5.
En se référant tout d'abord à la figure 1 , le dispositif de guidage et de manipulation C comporte une embase fixe 1 creuse, de forme sensiblement cylindrique, destinée à être portée par un bras manipulateur A, tel que décrit par exemple dans le brevet français n° 2 711 506 au nom du Demandeur, et dans laquelle est maintenu un instrument chirurgical B flexible et amovible.
L'embase 1 comporte un mécanisme de déplacement axial 7, du type vis-écrou ou pignon-crémaillère, s'interposant entre le bras manipulateur A et l'embase 1 et permettant d'ajuster la pénétration du dispositif de guidage et de manipulation C dans la cavité opératoire.
L'embase 1 est surmontée en zone proximale d'un segment maître 2, constitué d'un guide creux de forme sensiblement cylindrique, articulé par une rotule 3 sur l'embase 1 , du côté d'une poignée de manœuvre 20 de l'instrument chirurgical B. La rotule 3 est munie d'une bague de serrage hémisphérique 8 assurant l'immobilisation angulaire de l'instrument chirurgical B. En zone distale, une partie active 21 (pince, ciseaux, etc..) de l'instrument chirurgical B débouche de l'embase 1 par un segment esclave 4.
Le segment esclave 4 présente un point virtuel d'articulation sphérique situé sensiblement sur l'axe de l'embase 1 , entre trois actionneurs rigides 5 qui assurent l'asservissement du segment esclave 4 au segment maître 2, dans une position angulaire homothétique de celle du segment maître 2.
Comme l'indique plus particulièrement la figure 2, les actionneurs rigides 5 sont déplaçâmes individuellement et guidés en translation dans un fourreau 9, retenu en translation dans l'embase 1 et libre en rotation sur l'axe de l'embase 1.
Les actionneurs rigides 5 sont reliés au segment esclave 4 par trois biellettes 16 réparties symétriquement sur le segment esclave 4 et articulées élastiquement sur les actionneurs 5 par des articulations élastiques 6 constituées de fils en alliage à mémoire de forme sertis à leurs deux extrémités.
Parmi ces trois biellettes 16, une est encastrée totalement dans le segment esclave 4 pour lever l'indétermination (singularité des systèmes à trois actionneurs) sur le positionnement du segment esclave 4. Les deux autres biellettes 16 sont articulées dans un plan radial du segment esclave 4. Dans la forme de réalisation représentée au dessin, elles sont en fait traversées par un fil en alliage à mémoire de forme encastré dans le segment esclave 4, et sont guidées dans des fentes radiales du segment esclave 4. Les articulations élastiques 6 se comportent comme des joints de
Cardan tout en compensant les déplacements respectifs des points d'encastrement des fils en alliage à mémoire de forme dans le segment esclave 4.
Suivant l'implantation plus ou moins éloignée des articulations élastiques 6 par rapport à l'axe du segment esclave 4, les actionneurs rigides 5 amplifient ou réduisent la valeur du coefficient d'homothétie de l'asservissement angulaire du segment esclave 4.
Les actionneurs rigides 5 sont reliés d'autre part au segment maître 2 par trois fils 17 en alliage à mémoire de forme sertis d'une part sur les actionneurs 5 et d'autre part sur le segment maître 2, c'est-à-dire encastrés sur la rotule 3, et de ce fait contraints en déplacement latéral. Les fils 17 assurent les fonctions de biellette rigide et d'articulation élastique d'une part avec la rotule 3, et d'autre part avec l'actionneur 5 correspondant.
Dans cette disposition constructive, le point d'articulation sur la rotule 3, la "biellette" en alliage à mémoire de forme et l'actionneur 5 ne travaillent pas toujours dans un même plan, ce qui implique des déplacements relatifs des points d'encastrement du fil 17 dans la rotule 3, de sorte que la forme du fil 17 contraint réalise un "Z" pour compenser ces déplacements, ce que ne permettraient pas des cardans ou des accouplements élastiques de type Oldham.
L'instrument chirurgical B comporte, en zones proximale et distale, des parties cylindriques rigides 22 et 23, reliées par une partie flexible 24 de diamètre inférieur (voir figure 3) destinée à coulisser dans les alésages des segments maître 2 et esclave 4 et du fourreau 9. Etant de diamètres supérieurs aux diamètres de ces alésages, les parties 22 et 23 maintiennent avec précision l'instrument B dans le dispositif C.
Les figures 4 et 5 illustrent deux modes de réalisation dans lesquels l'asservissement angulaire du segment esclave 4 au segment maître 2 est réalisé à distance, l'embase étant scindée en deux parties distinctes l' et 1", respectivement maître et esclave.
Un premier actionneur 51 est fixé à un étrier 12 coulissant librement sur la partie maître V de l'embase. Ce premier actionneur 51 est considéré comme réfèrent de position pour les deux autres actionneurs mobiles, chacun scindé en deux parties distinctes 52' et 52", respectivement maître et esclave, entre lesquelles le mouvement est transmis.
Dans la forme de réalisation illustrée en figure 4, la transmission de mouvement entre les parties maîtres 52' et esclaves 52" des deux actionneurs mobiles est assurée par deux éléments flexibles 10 montés dans une gaine 11 et reliant l'étrier 12 à la partie esclave 1" de l'embase. Dans la variante de réalisation illustrée en figure 5, les parties esclaves 52" des actionneurs mobiles sont mues par des dispositifs linéaires 14, de type vérin hydraulique, pneumatique ou électrique, asservis à des capteurs de position 13 des parties maîtres 52' des actionneurs mobiles. Les capteurs de position 13 sont solidaires de l'étrier 12. Comme le montre mieux la figure 6, le segment maître 2 comporte des capteurs de position axiale 26 et de position angulaire 28 de la poignée de manœuvre 20 de l'instrument chirurgical B.
Des actionneurs de déplacement axial 25 et angulaire 27 de la partie active 21 de l'instrument chirurgical B sont asservis à ces capteurs 26 et 28, et permettent à l'instrument chirurgical B de coulisser et de tourner autour de son axe principal dans le dispositif de guidage et de manipulation C.
La partie active 21 est mise en fonction par un actionneur 29, asservi à un capteur de position axiale 30 solidaire de la poignée de manœuvre 20.
Les trois actionneurs 25, 27 et 29 permettent d'ajuster la pénétration de l'instrument B dans la cavité opératoire, d'orienter sa partie active 21 dans la cavité opératoire et d'actionner celle-ci.
L'ensemble ne nécessitent ainsi au total que cinq actionneurs, deux pour le dispositif C et trois pour l'instrument B, dans son utilisation à distance.
Un sixième actionneur pourrait éventuellement être prévu pour assurer le déplacement axial de l'embase 1 par rapport au bras manipulateur A.
Des moyens de retour d'effort (non représentés) sont avantageusement prévus pour restituer la sensibilité du chirurgien dans la préhension des tissus et organes opérés, ainsi que des moyens, de préférence stéréoscopiques, de restitution de l'image de la zone opérée.
Comme il va de soi et comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux des modes de réalisation envisagés ici mais en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe.

Claims

REVENDICATIONS
1- Dispositif de guidage et de manipulation d'un instrument chirurgical flexible et amovible dans une cavité opératoire, l'instrument chirurgical (B) étant maintenu dans une embase (1 ) creuse, destinée à être portée par un bras manipulateur (A) ou un support mécanique, ledit dispositif de guidage (C) étant caractérisé en ce qu'au moins trois actionneurs (5), déplaçables individuellement et guidés en translation dans l'embase (1), relient
- un segment maître (2), articulé par une rotule (3) sur l'embase (1), du côté d'un organe de manœuvre (20) de l'instrument chirurgical (B), à
- un segment esclave (4), présentant un point virtuel d'articulation sphérique situé entre les actionneurs (5) et sensiblement sur l'axe de l'embase (1), et duquel débouche une partie active (21 ) de l'instrument chirurgical (B), lesdits actionneurs (5) assurant l'asservissement du segment esclave (4) dans une position angulaire homothétique de celle du segment maître (2).
2- Dispositif de guidage et de manipulation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les actionneurs (5) sont reliés au segment maître (2) et/ou au segment esclave (4) par des biellettes (16) réparties symétriquement sur le segment maître (2) et/ou le segment esclave (4), et articulées élastiquement sur les actionneurs, au moins une biellette (16) étant encastrée sur le segment maître (2) et/ou le segment esclave (4), les autres biellettes (16) étant articulées dans des plans radiaux du segment maître (2) et/ou du segment esclave (4).
3- Dispositif de guidage et de manipulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les articulations élastiques (6) des biellettes (16) sur l'actionneur (5) correspondant sont constituées de fils ou de câbles semi- rigides sertis à leurs deux extrémités, et réalisées notamment en alliage à mémoire de forme.
4- Dispositif de guidage et de manipulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les actionneurs (5) sont reliés au segment maître (2) et/ou au segment esclave (4) par des fils (17) ou des câbles semi-rigides, réalisés notamment en alliage à mémoire de forme et sertis à leurs deux extrémités, d'une part sur les actionneurs (5) et d'autre part sur le segment maître (2) et/ou le segment esclave (4). 5- Dispositif de guidage et de manipulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la rotule (3) assurant l'articulation du segment maître (2) sur l'embase (1) est munie d'une bague de serrage hémisphérique (8) assurant l'immobilisation angulaire de l'instrument chirurgical (B).
6- Dispositif de guidage et de manipulation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les actionneurs (5) sont guidés en translation dans un fourreau (9) retenu en translation dans l'embase (1 ) et libre en rotation sur l'axe de l'embase (1). 7- Dispositif de guidage et de manipulation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'embase (1 ) comporte un mécanisme de déplacement axial (7), du type vis-écrou ou pignon-crémaillère, s'interposant entre le support (A) et l'embase (1 ).
8- Dispositif de guidage et de manipulation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, l'embase (1 ) étant scindée en deux parties distinctes, maître (1') et esclave (1"), l'asservissement angulaire du segment esclave (4) au segment maître (2) est réalisé à distance par deux actionneurs mobiles, chacun scindé en deux parties distinctes, maître (52') et esclave (52"), et un actionneur (51) réfèrent fixé à un étrier (12) coulissant librement sur la partie maître (1 ') de l'embase (1 ).
9- Dispositif de guidage et de manipulation selon la revendication 8, caractérisé en ce que les parties esclaves (52") des actionneurs mobiles sont mues par des dispositifs linéaires (14), de type vérin hydraulique, pneumatique ou électrique, asservis à des capteurs de position (13) des parties maîtres (52') des actionneurs mobiles.
10- Dispositif de guidage et de manipulation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la transmission de mouvement entre les parties maîtres (52') et esclaves (52") des actionneurs mobiles est assurée par deux éléments flexibles (10). 11- Dispositif de guidage et de manipulation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le segment maître (2) comporte des capteurs de position axiale (26) et de position angulaire (28) de l'organe de manœuvre (20) de l'instrument chirurgical (B), auxquels sont asservis des actionneurs de déplacement axial (25) et angulaire (27) de la partie active (21 ) de l'instrument chirurgical (B).
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