Contribution à la chirurgie minimalement invasive : conception d'un coloscope intelligent

La Robotique trouve de plus en plus ses reperes dans le monde de la Medecine. En Chirurgie, elle participe activement au developpement de nouvelles methodes operatoires et complete le savoir faire des chirurgiens. Cette approche est de plus en plus recherchee ; l'efficacite du chirurgien s'en trouve renforcee. Suite a de nombreuses discussions, notamment avec des chirurgiens gastro-enterologues, nous proposons une nouvelle structure robotique permettant d'ameliorer les conditions d'intervention en coloscopie. Effectivement, ces specialistes insistent sur le fait que de trop nombreux prejudices sont causes aux parois intestinales lors de cette intervention. Celle-ci consiste a explorer l'interieur du colon pour confirmer un diagnostic ou, plus frequemment, pour intervenir en cas de detections prealables d'anomalies pouvant evoluer en cancer. Nous proposons de reconsiderer la partie distale du coloscope dans le but de limiter ses contacts avec l'intestin. L'intelligence de ce nouvel actionneur reside dans sa capacite a se tenir toujours eloigne des parois intestinales ; cela est realise par une regulation consistant a rester au centre de l'intestin. La conception de l'actionneur specifique EDORA (Extremite Distale a ORientation Automatique) a ete necessaire. Il utilise des soufflets metalliques et un actionnement electro-pneumatique. Une maquette de faisabilite le mettant en œuvre, montre ses reactions en inclinaison par rapport aux mouvements transversaux perturbateurs. Son modele mathematique a ete etabli, et valide experimentalement. Suite a une etude decouplee du systeme pneumatique-mecanique, un modele de comportement est presente en utilisant la methode d'identification proposee par Levenberg-Marquardt. Il est valide et conforte par des essais experimentaux. EDORA-01 est equipe de 3 capteurs optiques sans contact qui permettent d'estimer la position de la tete du coloscope par rapport a la paroi. Les trois informations obtenues pilotent les trois asservissements de pression dans les trois chambres de l'EDORA-01. Ces commandes permettent de maintenir au mieux la tete du coloscope au centre d'un tube representant le colon. L'efficacite de la commande etant prouvee, elle pourra etre appliquee ulterieurement sur un prototype plus abouti.