ROBOTIQUE CHIRURGICALE

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Que peuvent faire les robots chirurgicaux ?

Outre la chirurgie orthopédique, la neurochirurgie et la chirurgie mini-invasive, pour lesquelles les principes fondateurs de la robotique chirurgicale se sont développés, d’autres spécialités contribuent désormais à son déploiement comme la chirurgie cardiaque, la chirurgie urologique, la radiologie interventionnelle… Une façon de montrer à quoi peut servir un robot dans un bloc opératoire est d’analyser certaines fonctions, propres à ces spécialités, où le robot est susceptible d’améliorer les performances de l’homme, seul ou en coopérant avec lui.

Chirurgie orthopédique

Dans cette spécialité, le chirurgien utilise des outils pour scier, percer, fraiser… Par exemple, l'arthroplastie (réfection chirurgicale d'une articulation) du genou par mise en place d’une prothèse nécessite la découpe du tibia et du fémur selon plusieurs plans. Sur le fémur particulièrement, cette découpe doit être très précise pour que la prothèse s’emboîte sans jeu, ce qui permet d’éviter des descellements ultérieurs. En outre, l’orientation de ces plans doit être telle que, une fois la prothèse mise en place, l’alignement anatomique des axes mécaniques du tibia et du fémur soit respecté (pas de valgus ou de varus, d’hyperextension du genou…). Dans les protocoles opératoires conventionnels, le chirurgien utilise des gabarits qui permettent de définir précisément les plans de coupe. Ces gabarits sont longs à mettre en place et sont spécifiques pour chaque modèle et dimension de prothèse.

Découpes osseuses pour la mise en place d'une prothèse de genou

Dessin : Découpes osseuses pour la mise en place d'une prothèse de genou

La mise en place d'une prothèse du genou (opération appelée arthroplastie du genou) nécessite une  découpe du tibia et du fémur  qui soit la plus précise possible. L'utilisation d'un robot permet de contraindre l'outil dans les différents plans de coupe (visualisés par les droites en... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Axes mécaniques du tibia et du fémur

Photographie : Axes mécaniques du tibia et du fémur

Vue radiologique de la prothèse mise en place avec visualisation des axes mécaniques (pointillés jaunes) du tibia et du fémur, ainsi que quelques plans de coupe (traits jaunes). 

Crédits : E. Stindel

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Dès le milieu des années 1990, les chirurgiens ont commencé à utiliser des systèmes de localisation, dits systèmes de navigation, pour assurer une précision de découpe ou de perçage. Souvent présentés comme le GPS du chirurgien, de tels dispositifs mesurent en temps réel les coordonnées spatiales de l’instrument et en restituent sur un écran une image virtuelle superposée à une image préopératoire ou peropératoire. Le chirurgien est alors à même de suivre la progression de l’instrument utilisé et, par exemple, de l’aligner sur des axes mécaniques ou des plans de coupe matérialisés lors de la planification chirurgicale.

Par rapport à un système de navigation, le robot restitue la position et l'orientation de l'instrument avec une meilleure précision. Il permet en outre de mémoriser des positions de travail, de réaliser des usinages osseux complexes et de maintenir un instrument en position fixe. Il devrait permettre à terme d’envisager des arthroplasties moins invasives.

Chirurgie mini-invasive

Les premières interventions sous endoscopie datent des années 1970 et concernent la chirurgie gynécologique. Elles se sont ensuite imposées face à la chirurgie ouverte, notamment en chirurgie digestive, après la première ablation de la vésicule biliaire (cholécystectomie) réalisée par le Français Philippe Mouret (1938-2008) en 1987 à Lyon. Depuis lors, on parle de chirurgie mini-invasive puisque cette technique nécessite, pour le passage des instruments, de petites incisions (de l’ordre du centimètre), ce qui évite le traumatisme opératoire lié aux larges ouvertures. En chirurgie abdominale (on parle de laparoscopie), on distend la cavité en insufflant du dioxyde de carbone (CO2) afin de donner plus d’espace pour les instruments. Les trocarts assurent le passage des instruments, qui sont rallongés par rapport aux instruments conventionnels, et d’un endoscope qui permet au chirurgien de visualiser sur un écran ce qu’il est en train de faire.

Principe de la chirurgie mini-invasive

Dessin : Principe de la chirurgie mini-invasive

La chirurgie mini-invasive est une technique qui limite le traumatisme opératoire, puisqu'elle se fait par l'intermédiaire de petites incisions équipées de trocarts permettant le passage d'instruments fins et longs et d'un système d'imagerie (endoscope). Grâce à l'endoscope, le chirurgien... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Cette modalité opératoire présente quelques difficultés :

– le chirurgien a besoin d’un assistant pour tenir l’endoscope et l’orienter vers la zone d’intérêt, ce qui implique de la part de l’assistant une bonne réactivité aux ordres reçus, si possible même la capacité à les anticiper ;

– les images retournées par l’endoscope sont en deux dimensions, ce qui prive le chirurgien de l’information de profondeur ;

– le trocart impose une inversion de mouvement des instruments par rapport au mouvement du chirurgien (coordination main-œil) ; ainsi lorsque celui-ci déplace l’extrémité qu’il tient dans une direction, la partie distale de l’instrument se déplace dans la direction opposée ;

– le passage au travers du trocart fait perdre de la mobilité à l’instrument ce qui peut compliquer certains gestes, comme celui de la suture, surtout si l’élasticité des tissus traversés est faible (épaisse couche de graisse sous-cutanée, trocart placé entre deux cotes…) ;

– les frottement [...]

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Robot médical Da Vinci

Robot médical Da Vinci
Crédits : Intuitive Surgical, Inc.

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Les robots médicaux

Les robots médicaux
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Découpes osseuses pour la mise en place d'une prothèse de genou

Découpes osseuses pour la mise en place d'une prothèse de genou
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Axes mécaniques du tibia et du fémur

Axes mécaniques du tibia et du fémur
Crédits : E. Stindel

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., laboratoire d'informatique, robotique et microélectronique de Montpellier, U.M.R. 5506, université de Montpellier-II

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Pour citer l’article

Étienne DOMBRE, « ROBOTIQUE CHIRURGICALE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/robotique-chirurgicale/