Conception et évaluation d’un simulateur à réalité virtuelle d’intervention laparoscopique actionné par des embrayages magnétorhéologiques

Abstract

La laparoscopie est une technique chirurgicale qui offre une alternative moins invasive à la chirurgie abdominale traditionnelle, en permettant aux patients de récupérer plus rapidement et avec moins de douleur. Dès son arrivée, cette nouvelle technique a su révolutionner le monde de la chirurgie, mais cette révolution est d'ailleurs venue avec un cout, une formation longue et difficile. Des simulateurs haptiques ont tenté de rendre cet apprentissage plus facile, mais leur cout élevé et leurs grosses dimensions les rendent difficiles d'accès pour les étudiants moyens. Afin de résoudre ce problème, des concepts qui utilisent des dispositifs haptiques sont offerts sur le marché pour concevoir des plateformes de simulation d'interventions laparoscopiques. Ces plateformes sont toutefois peu fidèles à la réalité et n'atteignent pas simultanément les performances dynamiques et cinétiques nécessaires à un apprentissage adéquat. En effet, les moteurs électriques utilisés obligent les concepteurs de dispositifs haptiques à faire un compromis entre la force produite et la réponse dynamique du système. Cette approche pourrait par contre être utilisée avec un dispositif haptique nouvelle-génération, le T-Rex. Ce dernier a été développé récemment par Exonetik, une compagnie issue de recherches de l'Université de Sherbrooke. Contrairement aux dispositifs haptiques offerts sur le marché, le T-Rex utilise la technologie d'actionneurs magnéto-rhéologiques développée par Exonetik. Cette technologie pourrait permettre d'atteindre les performances dynamiques et cinétiques nécessaires à la formation de chirurgiens.

Ce projet de recherche présente l'analyse préliminaire du T-Rex d'Exonetik en tant que simulateur à réalité virtuelle d'interventions laparoscopiques.

Un simulateur à réalité virtuelle d'interventions laparoscopiques utilisant le T-Rex d'Exonetik en tant qu'interface haptique a été conçu. Des critères de performances ont été établis à l'aide de la littérature pour faire une évaluation quantitative du système. Des simulations utilisant la méthode des éléments finis ont aussi été développées pour faire une évaluation qualitative du système auprès de résidents et de chirurgiens. L'évaluation quantitative du système démontre qu'il répond aux quatre critères cinématiques ainsi qu'à trois des quatre critères cinétiques. Les résultats démontrent donc que l'utilisation d'actionneurs magnéto-rhéologiques dans les simulateurs à réalité virtuelle d'interventions laparoscopiques a beaucoup de potentiel. Par contre, la friction dans le système se doit d'être adressée dans les itérations futures du système.