Haptic feedback for laparoscopic surgery instruments

par Thomas Howard

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Jérome Szewczyk.

Le jury était composé de Nabil Zemiti, Jean-Louis Vercher, Philippe Cinquin, Brice Gayet, Jean-Luc Zarader.

  • Titre traduit

    Retours haptiques pour instruments de chirurgie laparoscopique


  • Résumé

    La présente thèse traite de l'utilisation de retours haptiques pour fournir des informations aux chirurgiens durant des opérations de chirurgie minimalement invasive dans le but de les aider à améliorer leurs gestes.De meilleurs résultats pour les patients on amené la chirurgie minimalement invasive à devenir le standard pour bon nombre d'interventions. Cependant, la perte de perception de profondeur, la coordination main-oeil compliquée ainsi que les distorsions de sensations haptiques compliquent largement la tâche pour le chirurgien. Nous explorons le potentiel de retours haptiques pour intuitivement assister les chirurgiens durant des gestes de chirurgie minimalement invasive. Les formes de retour évaluées sont principalement haptiques (tactiles et kinesthésiques), avec des comparaisons à des retours visuels et multi-modaux (combinaisons de retours visuels et haptiques).Nos expériences dans le domaine de la navigation d'outils de chirurgie montrent des résultats encourageants quand aux bénéfices obtenus par des retours haptiques en termes d'amélioration de la qualité du geste chirurgical. Les guides par "virtual fixtures" montrent une nette supériorité par rapport aux autres formes de retour étudiées, cependant les retours vibrotactiles permettent aussi des améliorations notables. Des travaux parallèles sur le retour d'informations au sujet des efforts d'intéraction en bout d'outils a mis en évidence des différences importantes en termes des exigences de conception pour le retour tactile. Ceci nous a permis d'effectuer une conception et validation préliminaire de retours tactiles spécifiques à des applications de maitrise d'efforts, en utilisant l'exemple de la suture.


  • Résumé

    The present thesis focuses on the use of haptic feedback technologies to provide information to surgeons during laparoscopic or minimal access surgery (MAS) with the aim of assisting them in improving their gestures.Better overall outcomes for patients have led MAS to become standard for many surgical interventions. However, loss of visual depth perception, difficult hand-eye coordination and distorted haptic sensation seriously complicate this task for the surgeon. We explore the potential of haptic cues for intuitively assisting surgeons during MAS gestures. Evaluated forms of feedback mainly focus on haptic (tactile and kinaesthetic) cues, but include comparisons to visual and multi-modal combined haptic and visual cues.Experiments on surgical tool navigation show encouraging results for the benefit of haptic cues in improving surgical gestures, with clear superiority of soft guidance virtual fixtures over other forms of feedback. However, promising results for the use of vibrotactile feedback are also obtained. These results are confirmed in preliminary experiments on tool navigation in preliminary experiments on tool navigation during a laparoscopic cutting training task.Parallel work on feeding back interaction forces highlighted significant differences in the usability and design requirements for tactile cues when compared to instrument navigation applications. This led us to design and perform preliminary testing on tactile cues appropriate force information in the case of intra-corporeal suture knot tying.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?