Compensation des mouvements physiologiques en endoscopie flexible : application à la chirurgie transluminale

Physiological motion compensation in flexible endoscopy : Application to transluminal surgery

• Auteur / Autrice : Laurent Ott
• Direction : Michel de Mathelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chirurgie -- Informatique

Commande prédictive

Chirurgie endoscopique

Résumé

La chirurgie abdominale par voie transluminale est une approche révolutionnaire qui consiste à introduire les instruments dans la cavité abdominale par un orifice naturel du patient (tel que la bouche, l'anus, le vagin ou l'urètre). Cette nouvelle technique chirurgicale porte la dénomination NOTES (Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery) dans la littérature médicale. Les gastroscopes utilisés aujourd'hui pour effectuer les opérations ont une partie distale active orientable selon deux directions orthogonales à l'aide de deux molettes présentes sur la poignée et offre un retour visuel par la caméra embarquée dans l'extrémité distale de l'endoscope. L'interface de commande peu intuitive et les informations visuelles limitées font du gastroscope un outil difficile à manier. Afin d'apporter une assistance robotique aux praticiens lors d'interventions transluminales, nous avons développé un système de positionnement automatique de la tête flexible de l'endoscope. L'objectif est de réaliser une liaison virtuelle entre la tête et une structure anatomique d'intérêt malgré les mouvements physiologiques, l'interaction des instruments avec l'environnement et le mouvement d'enfoncement manuel de l'endoscope. Ce système s'appuie sur la motorisation d'un endoscope flexible classique, où nous avons remplacé les molettes de la poignée par deux moteurs pour permettre la commande numérique des deux degrés de liberté de la tête flexible. La liaison virtuelle « tête-structure anatomique » est alors réalisée sur la base d'un schéma d'asservissement visuel 2D.

Transluminal surgery, also called NOTES (Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery), consists of accessing the peritoneal cavity by passing through a natural orifice and then to make an opening in an inner wall to accomplish treatments. Conventional flexible endoscopes used nowadays to perform these procedures have a distal bending tip controlled by two navigation wheels located on the handle. They also provide a visual feedback from an optical system (CCD camera) embedded at the tip of the endoscope. These tools are quite awkward for the surgeons as the control interface is non intuitive and the visibility is poor. In order to supply a robotic assistance to the praticians during flexible endoscopy interventions, we have developed an automated positioning system of the endoscope tip. The objective is to realize a virtual link between the tip of the endoscope and an anatomical target despite the physiological motions, the interaction of the instruments with the environment and the manually controlled forward/backward motion of the endoscope. The pratician can thereby focus on the manipulation of the endoscopic tools while the bending section compensate the occurring disturbances. The virtual link between the tip and the anatomical target is performed using a 2D visual servoing scheme in association with the selection of relevant visual features.