Contribution à l'aide robotisée au geste chirurgical : nouvelle approche en ophtalmologie
par Natalie Smith-Guerin
Thèse de doctorat en Automatique industrielle
Sous la direction de Alain Jutard et de Maurice Bétemps.
Soutenue en 2000
à Lyon, INSA , dans le cadre de École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) , en partenariat avec LAI - Laboratoire d'Automatique Industrielle (Lyon, INSA) (laboratoire) .
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Résumé
Récemment, la robotique a trouvé un nouveau type d'application dans le milieu chirurgical où elle participe à l'assistance du chirurgien, en complétant les informations sur le système fournies au chirurgien, en augmentant le geste de ce dernier ou encore en réalisant certaines tâches qui permettent au chirurgien de se concentrer sur la sienne. A la demande de chirurgiens ophtalmologues, nous proposons un dispositif dédié à la kératoplastie perforante (la greffe de la cornée) réalisant l'opération suivant les nouvelles techniques suggérées dans le but de diminuer l'astigmatisme postopératoire qui apparaît et ainsi améliorer le recouvrement visuel. L'opération chirurgiacale consiste à prélever les cornées du donneur et du receveur par trépanation manuelle. Après la mise en place du greffon, il est suturé à la cornée récipient par un sujet (suture continue). Ces deux étapes et les outils utilisés engendrent un astigmatisme postopératoire. Nous proposons de pratiquer la découpe des cornées à l'aide d'un jet d'eau chirurgical à basse pression dans le but de limiter l'astigmatisme engendré par la trépanation. La faisabilité a été prouvée et les paramètres établis. Afin de réduire l'astigmatisme dû à la suture cornéenne, nous proposons de remplacer celle-ci par une découpe des tissus de forme conique comportant des créneaux, une lentille de contact large suturée à la sclère du patient permettant d'assurer une bonne étanchéité de la greffe. Un robot chirurgical a été conçu pour assister le chirurgien dans l'acte opératoire tel qu'il vient d'être défini. L'analyse de risque ainsi que le cahier des charges sont définis. La structure choisie est de type Scara qui repose sur un chariot et sur laquelle un effecteur spécifique a été conçu pour la découpe prévue. Un approfondissement de l'étude de la découpe au jet d'eau pulsé doit être réalisé afin de réduire sensiblement l'hydratation de la cornée intervenant lors de l'opération. Aussi, après la réalisation du concept, des essais permettront de valider toutes les propositions envisagées.
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Titre traduit
= Contribution to robotized help to surgery : new approach in ophthalmology
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Résumé
Recently, robotics has found a new kind of research field in surgery in which it is used as an assistant of the surgeon by giving more information on the state of the device to the surgeon, by augmenting wave (precision, tasks…) or by performing tasks that allow the surgeon to keep his mind on his task. To the requirement of ophthalmologists, we propose a device to perform penetrating keratoplasty (corneal grafting) following the new techniques suggested in order to decrease the postoperative astigmatism that occurs and by this way, to increase visual recovering. The surgery consists in taking donor’s and receiver’s corneas by manual trephination. The graft is then put in place and sutured to the patient’s cornea by a continuing suture. These two steps and the tools used create a postoperative astigmatism. In order to limit astigmatism due to the trephination, we propose to cut corneas with a low pressure surgical water jet. Feasibility has been proved and parameters established. In order to decrease astigmatism due to the suture, we propose to replace it by a conical shape of cut including tabs followed by the suture of a large contact lens to the patient’s sclera in order to be sure of the good tightness to the grafting. A surgical robot has been designed to assist the surgeon during the surgery as it was just defined. An analysis of the risks that might happen and the specifications has been determined. We chose a Scara type structure which is put on a truck and which holds a specifically designed tip. An extensive study must be carried on the pulsed water jet cutting in order to significantly reduce hydration of the cornea that occurs. Also, some trials will have to be carried to validate the propositions made after the prototype is made.
