Les chercheurs développent une méthode pour stabiliser les doigts robotiques pendant la chirurgie

Les chercheurs de l’Université Texas A&M ont développé une nouvelle technologie chirurgicale pour stabiliser les bras robotiques pendant la chirurgie. La nouvelle étude a été publiée dans la revue Scientific Reports.

Les doigts robotiques comme une extension du chirurgien

L’équipe de chercheurs a démontré que les utilisateurs peuvent avoir une perception précise de la distance de contact grâce à l’utilisation de courants électriques envoyés aux empreintes digitales. Les courants électriques provoquent de petites vibrations perceptibles, et les utilisateurs sont capables de contrôler les doigts robotiques de manière plus précise et plus précise lorsqu’ils opèrent sur des surfaces fragiles.

Selon les chercheurs, la méthode pourrait être utilisée par les chirurgiens pour réduire les blessures involontaires, certaines desquelles se produisent pendant les procédures opératoires assistées par robot.

Hangye Park est professeur adjoint au département de génie électrique et informatique.

“L’un des défis avec les doigts robotiques est de s’assurer qu’ils peuvent être contrôlés avec suffisamment de précision pour atterrir doucement sur les tissus biologiques”, a déclaré Park. “Avec notre conception, les chirurgiens seront en mesure d’obtenir une idée intuitive de la distance entre leurs doigts robotiques et le contact, informations qu’ils pourront ensuite utiliser pour toucher les structures fragiles avec justement la bonne quantité de force.”

Les chirurgiens utilisent des systèmes chirurgicaux assistés par robot, ou des systèmes chirurgicaux télérobotiques, comme des extensions physiques d’eux-mêmes. Les chirurgiens contrôlent ensuite les doigts robotiques avec des mouvements de leurs propres doigts, ce qui permet de réaliser des procédures compliquées à distance. Cela permet également aux chirurgiens de prendre en charge plus de patients pour les soins médicaux, et en raison de la petite taille des doigts robotiques, des incisions plus petites peuvent être réalisées. Avec la technologie, les chirurgiens n’ont pas besoin de réaliser de grandes incisions, qui sont souvent nécessaires pour accommoder les mains du chirurgien dans le corps du patient.

L’un des aspects clés du déplacement précis des doigts robotiques est l’utilisation de la diffusion en direct d’informations visuelles, qui proviennent de caméras placées sur les bras télérobotiques. Cela nécessite que les chirurgiens observent des moniteurs pour faire correspondre les mouvements de leurs doigts avec les mouvements des doigts robotiques. Cela les aide à localiser où se trouvent leurs doigts robotiques et à quelle distance ils sont les uns des autres.

Selon Park, les informations visuelles seules ne suffisent pas à guider les mouvements fins des doigts, ce qui est extrêmement important lorsque les doigts opèrent très près du cerveau et d’autres tissus délicats.

“Les chirurgiens ne peuvent savoir combien de distance sépare leurs doigts réels les uns des autres qu’indirectement, c’est-à-dire en regardant où se trouvent leurs doigts robotiques les uns par rapport aux autres sur un moniteur”, a déclaré Park. “Cette vue indirecte diminue leur sens de la distance qui sépare leurs doigts réels, ce qui affecte ensuite la façon dont ils contrôlent leurs doigts robotiques.”

Gant équipé de sondes de stimulation

Pour surmonter ce défi, l’équipe de chercheurs a développé une autre façon de fournir des informations de distance, et cela de manière indépendante de la rétroaction visuelle. Ils utilisent des gants équipés de sondes de stimulation, qui transmettent des courants électriques de différentes fréquences aux extrémités des doigts. En faisant cela, les utilisateurs ont pu être formés pour associer la fréquence des impulsions de courant à la distance, de telle sorte qu’il y ait une augmentation des fréquences de courant lorsque l’objet de test se rapproche.

La technologie était spécifique à la sensibilité de l’utilisateur aux fréquences de courant électrique. Cela signifie que dans le cas d’un utilisateur sensible à une gamme plus large de fréquences de courant, les informations de distance étaient alors fournies avec une augmentation plus faible des courants.

Selon les chercheurs, les utilisateurs qui recevaient des impulsions électriques étaient capables de réduire leur force de contact d’environ 70 %, et ils avaient une conscience accrue de la proximité des surfaces sous-jacentes. L’une des observations finales était que les informations de proximité fournies par des impulsions électriques légères étaient environ trois fois plus efficaces que les informations visuelles seules.

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Selon Park, les nouveaux développements pourraient considérablement augmenter la maniabilité pendant la chirurgie, tout en minimisant les dommages tissulaires involontaires.

“Notre objectif était de trouver une solution qui améliorerait la précision de l’estimation de la proximité sans augmenter la charge de réflexion active nécessaire pour cette tâche”, a-t-il déclaré. “Lorsque notre technique sera prête pour une utilisation en milieu chirurgical, les médecins seront en mesure de savoir intuitivement combien de distance séparent leurs doigts robotiques des structures sous-jacentes, ce qui signifie qu’ils pourront conserver leur attention active sur l’optimisation du résultat chirurgical de leurs patients.”