MORSURE – Groupe Technologique Bio-Inspiré

Développé en 2016-2017, diamètre Ø5 mm

Lors d’interventions chirurgicales complexes telles que la chirurgie de la base du crâne, il est nécessaire d’atteindre des endroits difficiles d’accès via des couloirs anatomiques étroits. Effectuer une chirurgie le long de voies 3D complexes nécessite un instrument ressemblant à un serpent qui mémorise la forme 3D de la voie suivie et déplace la forme vers l’arrière lorsque l’instrument avance. Cette méthode de locomotion ressemblant à un serpent est appelée “locomotion à suivre le leader”, dans laquelle la tête est le “leader” et le corps suit le chemin de la tête, voir les animations suivantes:

La locomotion à suivre le leader nécessite un instrument multidirectionnel segmenté ainsi qu’une mémoire dans laquelle les angles des segments peuvent être stockés et décalés. Dans les approches robotiques, l’actionnement se fait généralement par une gamme de moteurs électriques commandés par un ordinateur. Bien que réalisable, cela se traduira par un système très complexe nécessitant des mesures de sécurité supplémentaires pour assurer la fiabilité pendant la chirurgie.

Dans le but de créer un système plus simple, nous avons exploré une approche alternative de suivi du leader en utilisant une mémoire mécanique. Suivant l’approche de conception de notre MultiFlex, le MemoFlex 1 contient une pointe multidirectable de 12 cm de long et de Ø5 mm avec 14 segments pouvant être contrôlés individuellement à 28 degrés de liberté. À l’aide de 56 câbles de direction, la pointe est connectée à une poignée pliable. Lorsque la poignée est pliée dans une certaine forme, la forme est reflétée et reproduite par la pointe.

La mémoire de forme est une tige en acier inoxydable pré-pliée qui glisse à travers la poignée pliable, entraînée par une manivelle. Lorsque la tige glisse à travers la poignée, sa forme est détectée par un insert hélicoïdal conforme imprimé en 3D qui permet à la poignée de suivre précisément la forme de la tige. Le mécanisme reproduit la forme de la poignée à la pointe qui va alors manœuvrer le long d’une trajectoire incurvée équivalente à la forme de la tige pré-pliée. La forme de la tige pré-pliée peut être dérivée d’images CT ou IRM.

Notre nouveau mécanisme de copie et de réplication montre des résultats prometteurs. Pourtant, le prototype a une grande complexité mécanique. Nous avons donc poursuivi cette recherche avec un prototype amélioré, le MemoFlex 2, qui contient un mécanisme de mémoire de forme amélioré et une pointe imprimée en 3D conforme fortement simplifiée.

Publications

• Henselmans P.W.J. (2020). Serpents Mécaniques – Instruments de Suivi du Chemin pour la Chirurgie Mini-invasive. Thèse de doctorat, TU Delft, ISBN 978-94-6402-213-1, 177 p.
• Henselmans P., Smit G., Breedveld P. (2019). Mouvement mécanique de suivi d’un instrument chirurgical hyper-redondant : prototype de preuve de concept et premiers tests. Proc. Inst. Méca. Eng. Partie H: Journal d’ingénierie en médecine, 10 p.