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WO2022219165A1 - Robot d'entrainement d'instrument medical souple allonge, procede d'entrainement associe, et methode de conception d'un tel robot - Google Patents

Robot d'entrainement d'instrument medical souple allonge, procede d'entrainement associe, et methode de conception d'un tel robot Download PDF

Info

Publication number
WO2022219165A1
WO2022219165A1 PCT/EP2022/060141 EP2022060141W WO2022219165A1 WO 2022219165 A1 WO2022219165 A1 WO 2022219165A1 EP 2022060141 W EP2022060141 W EP 2022060141W WO 2022219165 A1 WO2022219165 A1 WO 2022219165A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
medical instrument
clamping force
flexible medical
elongated flexible
catheter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2022/060141
Other languages
English (en)
Inventor
Camille APAMON
Mathieu Miroir
Ronan LE BRETON
Eric Courteille
Bruno Fournier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robocath
Original Assignee
Robocath
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robocath filed Critical Robocath
Publication of WO2022219165A1 publication Critical patent/WO2022219165A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1492—Probes or electrodes therefor having a flexible, catheter-like structure, e.g. for heart ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes

Definitions

  • TITLE ELONGATED FLEXIBLE MEDICAL DEVICE TRAINING ROBOT. ASSOCIATED DRIVE PROCEDURE. AND METHOD OF DESIGNING SUCH A ROBOT
  • the invention relates to a robot for driving, in translation and in rotation, an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a catheter guide, a training method associated with this training robot, as well as a method of designing such a training robot.
  • an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a catheter guide, according to the invention, it may appear, during its drive by the robot, a problem of ovalization of the catheter or catheter guidewire.
  • the catheter or the catheter guide which is clamped between clamping members which cause it to move forward, backward, and turn in one direction or the other, may tend to s 'ovate, i.e. to become oval instead of remaining circular, i.e. the cross section of the catheter or catheter guide which was circular when new, becomes oval or elliptical when being driven by the robot.
  • this ovalization tends to be all the more marked when the clamping force is too high, and also, but to a lesser extent, when this clamping force is applied in the same zone, for example during reciprocating movements either in translation or in rotation, to pass a delicate or geometrically complex zone in the path of the catheter or the catheter guide.
  • the object of the present invention is to provide a robot for driving, in translation and in rotation, an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a catheter guide, at least partially overcoming the aforementioned drawbacks.
  • the invention aims to provide a robot for driving, in translation and in rotation, an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a guide for a catheter, in which the clamping force of the catheter or the guide for catheter, is controlled and/or limited, so as not to overtighten the catheter or the catheter guide, so as not to substantially ovalize the catheter or the catheter guide, so as not to obstruct or prevent proper rotation of this catheter or guidewire.
  • the present invention proposes a robot for driving, in translation and in rotation, an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a guide for a catheter, comprising: one or more mobile clamping members effectively exerting a clamping, on said elongated flexible medical instrument, during the robotic displacement in translation and/or during the robotic displacement in rotation, of said elongated flexible medical instrument, said clamping force being: non-zero, and sufficient to drive, in a robotic manner, said elongated flexible medical instrument, in translation and/or in rotation, and less than or equal to a maximum threshold which is equal to 20 Newtons.
  • the invention is focused on catheters and catheter guides, since guide catheters require much higher forces.
  • the present invention also proposes a method for driving, in translation and in rotation, an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a catheter guide, using a drive robot according to the invention.
  • the present invention also proposes a method for designing: a robot for driving, in translation and in rotation, an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a catheter guide, which comprises one or more movable clamping members effectively exerting a clamping force, on said elongated flexible medical instrument, during the robotic displacement in translation and/or during the robotic displacement in rotation, of said elongated flexible medical instrument, comprising a step of dimensioning said clamping members of so that said clamping force is: non-zero, and sufficient to robotically drive said elongated flexible medical instrument, in translation and/or in rotation, and less than or equal to a maximum threshold which is equal to 20 Newtons.
  • another object of the invention relates to a robot for driving, in translation and in rotation, an elongated flexible medical instrument which is a catheter or a catheter guide, comprising: one or more organs clamping wheels effectively exerting a clamping force, on said elongated flexible medical instrument, during the robotic displacement in translation and/or during the robotic displacement in rotation, of said elongated flexible medical instrument, said clamping force being comprised within a predetermined range of so that said clamping force is both: high enough so as to robotically drive said flexible elongated medical instrument, in translation and/or rotation, sufficiently limited so as to prevent ovalization of said medical instrument flexible elongated, during the robotic movement in translation and/or during the robotic movement in rotation, of said flexible medical instrument the elongated.
  • This problem of sensitivity of the drive in rotation of the catheter or of the catheter guide to an ovalization, even limited, of the catheter or of the catheter guide, can prove to be more or less critical depending on the type of drive carried out, as well as according to the structure and arrangement of the clamping members, jaw-type clamping members facing each other resulting in greater sensitivity, and rolling-type rotation of the catheter or catheter guide between the flat surfaces of clamping pads performing a translation movement opposite to each other resulting in even greater sensitivity.
  • the training robot preferably comprises: one or more internal mechanisms for the longitudinal translation and rotation of an elongated flexible medical instrument which can be a catheter or a guide for a catheter, which each comprise: two keys which can be move closer and further apart to grip or release said elongated flexible medical instrument respectively, said two keys, once brought closer to each other so as to grip said elongated flexible medical instrument, being able to perform a synchronous longitudinal translation to translate said instrument elongated flexible medical instrument, by advancing or retracting said elongated flexible medical instrument, said two keys, once brought closer to each other so as to enclose said elongated flexible medical instrument, being able to perform opposite transverse translations to cause said instrument to rotate flexible medical elongated around its longitudinal axis.
  • An example of such a drive system in a drive robot is for example described in a patent application EP 15733825 filed by the same applicant as the present patent application. This patent application EP 15733825 is incorporated here by reference.
  • the invention comprises one or more of the following characteristics which can be used separately or in partial combination with each other or in total combination with each other, with any one of the aforementioned objects of the invention.
  • the drive robot also comprises: a controller of said clamping force which checks compliance, by said clamping force, with said maximum threshold, and which, if necessary, preferably checks compliance, by said clamping force, with a minimum threshold of said clamping force.
  • said controller comprises: a regulator of said clamping force which maintains said clamping force below said maximum threshold, and which if necessary preferentially also maintains said clamping force above a minimum threshold of said Tightening.
  • said controller comprises: a display which displays: any overrun of said maximum threshold by said clamping force, and/or any overrun, by said clamping force, of an alert threshold corresponding to said maximum threshold reduced by a predetermined margin.
  • said controller comprises: a visual and/or audible alarm which is triggered: whenever said maximum threshold is exceeded by said clamping force, and/or whenever said clamping force exceeds a threshold of alert corresponding to said maximum threshold reduced by a predetermined margin.
  • said controller comprises: an actuator which either slows down, or first slows down and then stops, the movement of said flexible elongated medical instrument: whenever said maximum threshold is exceeded by said clamping force, and/or whenever said , by said clamping force, of an alert threshold corresponding to said maximum threshold reduced by a predetermined margin.
  • said controller comprises: one or more sensors which measure(s) said clamping force.
  • the clamping force which, in the prior art, was not even known, or at the very least not considered, is now accompanied by one of several sensors, which will contribute, by their direct or indirect measurement, of the clamping force, to a better management of the level of clamping force, so as to be able to better reduce or even avoid the ovalization of the catheter or the catheter guide.
  • An example of indirect measurement of the clamping force can be the measurement of the current sent to the motor of one or more clamping devices.
  • said maximum threshold of said clamping force is less than or equal to 16 Newtons, or else less than or equal to 13 Newtons, or else less than or equal to 12 Newtons, or else less than or equal to 10 Newtons.
  • said clamping force is greater than or equal to a minimum threshold which is 0.5 Newtons, or which is 1 Newton, or which is 3 Newtons, or which is 6 Newtons.
  • said clamping force is between 0.5 Newtons and 20 Newtons, or between 1 Newton and 16 Newtons, or between 3 Newtons and 13 Newtons, or between 6 Newtons and 12 Newtons.
  • these different clamping force level ranges make it possible to optimize more and more and better and better the compromise to be found between, on the one hand, the reduction or even the elimination of the risk of ovalization of the catheter or of the guide catheter, and on the other hand the firmness and drive efficiency of the catheter or of the catheter guide, in translation and in rotation.
  • said clamping force is variable, depending on the translational displacement speed and/or depending on the rotational displacement speed, of the elongated flexible medical instrument, and/or said clamping force is variable, as a function of the displacement force in translation and/or as a function of the displacement force in rotation, of the elongated flexible medical instrument.
  • said clamping force increases, when the translational displacement speed and/or when the rotational displacement speed of the elongated flexible medical instrument increases, and/or said clamping force increases, when the displacement in translation and/or when the displacement force in rotation, of the elongated flexible medical instrument, increases.
  • said clamping force, during the robotic movement in rotation alone of the elongated flexible medical instrument is lower, than said clamping force, during the robotic movement in translation alone of the elongated flexible medical instrument.
  • said clamping force, during the robotic displacement in rotation only of the elongated flexible medical instrument is lower, than said clamping force, during the robotic movement in translation alone of the elongated flexible medical instrument, by at least 10%, or else by at least 20%, or else by at least 30%.
  • the rotation of the catheter or of the catheter guide is carried out with a less clamping force than the translation of the catheter or catheter guide.
  • the ovalization of the guide catheter will most often be permanent.
  • the ovalization of the catheter which is more flexible, can be temporary at first, then permanent, depending on the force applied, but always remains troublesome, at least for rotation.
  • the diameter of the catheters can generally be between 0.4mm and 2mm, but most often remains between 0.6mm and 0.9mm.
  • the diameter of the catheter guides can generally be between 0.3mm and 1.3mm, but most often remains between 0.3mm and 0.5mm.
  • the catheter is generally made from an extruded polymer tube (the catheter is a hollow circular cylindrical tube), with or without a metal mesh.
  • the catheter guide is generally a solid cylindrical wire made of nitinol (which is an alloy based on half nickel and half titanium: 50% nickel and 50% titanium), and covered with a PTFE coating (Teflon, trademark).
  • FIG. 1 schematically represents an example of catheter and catheter guide ovalization, a defect which is reduced or even which can even be eliminated, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2A schematically represents an example of a first rotational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2B schematically represents an example of a second step of rotational driving of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2C schematically represents an example of a third step of rotational driving of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2D schematically represents an example of a fourth step of rotational driving of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2E schematically represents an example of a fifth rotational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3A schematically represents an example of a first translational drive step of a catheter or a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3B schematically represents an example of a second translational drive step of a catheter or a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3C schematically represents an example of a third translational drive step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3D schematically represents an example of a fourth translational drive step of a catheter or a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3E schematically represents an example of a fifth translational drive step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3F schematically represents an example of a sixth translational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 schematically represents an example of a detailed demonstration of incorrect rotation in the event of ovalization of the guide catheter, a defect which is reduced or even which can even be eliminated, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 5 very schematically shows an embodiment of a training robot with the various devices that are included therein, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 schematically represents an example of catheter and catheter guide ovalization, a defect which is reduced or even which can even be eliminated, according to one embodiment of the invention.
  • the catheter guide 3 advances or retreats along the direction X which is also its longitudinal axis.
  • the catheter guide 3 rotates around the direction X which is also its longitudinal axis.
  • the clamping force of the clamping members is directed in the direction Y. If this clamping force, exerted on each side of the catheter guide 3, of circular cross section in the YZ plane, is too high, the cross section of the guide 5 catheter becomes oval or elliptical, its dimension along the Y axis becoming smaller than its dimension along the Z axis, instead of having these two dimensions equal to each other.
  • the catheter 2 advances or retreats along the direction X which is also its longitudinal axis.
  • the catheter 2 rotates around the direction X which is also its longitudinal axis.
  • the clamping force of the clamping members is directed in the direction Y. If this clamping force, exerted on each side of the catheter 2, of circular cross section in the YZ plane, is too high, the cross section of the catheter 4 becomes oval or elliptical, its dimension along the Y axis becoming smaller than its dimension along the Z axis, instead of having these two dimensions equal to each other.
  • an elongated flexible medical instrument 1 which can be a catheter 2 and/or a guide catheter 3, the guide catheter 3 being able to slide inside the catheter 2 which is hollow.
  • the training robot comprises one or more internal mechanisms for the longitudinal translation and rotation of an elongated flexible medical instrument 1 which can be a catheter 2 or a catheter guide 3, which each comprise two keys 6 and 7 which can approach and move away to respectively enclose or release this elongated flexible medical instrument 1.
  • These two keys 6 and 7, once moved closer to each other so as to enclose this elongated flexible medical instrument 1, can perform a synchronous longitudinal translation, along the X direction which is also the longitudinal axis of the elongated flexible medical instrument 1, to translate this elongated flexible medical instrument 1, by advancing or retracting this elongated flexible medical instrument 1.
  • These keys 6 and 7 have surfaces of respective clamping 60 and 70 gripping the elongated flexible medical instrument 1.
  • These keys 6 and 7 form a first pair of keys 6 and 7. This first pair of keys 6 and 7 is used to drive the elongated flexible medical instrument 1 in rotation, as in Figures 2A to 2E, as well as in translation, as in Figures 3A to 3F.
  • the training robot can also include a second pair of keys 8 and 9, having respective clamping surfaces 80 and 90 gripping the elongated flexible medical instrument 1.
  • This second pair of keys 8 and 9 is used to drive the elongated flexible medical instrument 1 in translation only, as in FIGS. 3A to 3F, or in translation and in rotation, as in FIGS. 2A to 2E and as in FIGS. 3A to 3F.
  • the first pair of keys 6 and 7, as well as the second pair of keys 8 and 9, are non-limiting examples of clamping members of the elongated flexible medical instrument 1.
  • the clamping surfaces 60, 70, 80, 90 , belonging respectively to the keys 6, 7, 8, 9, are advantageously flat clamping surfaces of the elongated flexible medical instrument 1.
  • the keys 6, 7, 8, 9 are advantageously consumable elements, that is to say i.e. single-use and disposable, covering corresponding key carriers which themselves are permanent elements of the robot.
  • FIG. 2A schematically represents an example of a first step for driving a catheter or a catheter guide in rotation according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 are remote from the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 60 and 70 are not in contact with the elongated flexible medical instrument 1.
  • FIG. 2B schematically represents an example of a second step for driving a catheter or a catheter guide in rotation according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 move closer to the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 60 and 70 enclose the elongated flexible medical instrument 1. This rimpedement is carried out in the direction Y, in opposite directions for the keys 6 and 7.
  • FIG. 2C schematically represents an example of a third rotational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 move in translation, in the direction Z, in directions opposite to each other.
  • This translational movement can be carried out in a to-and-fro movement if necessary.
  • This translational movement causes the elongated flexible medical instrument 1 to rotate around its longitudinal axis, which is the X direction, in the counterclockwise direction in FIG. 2C, much like rolling a cigarette between one's fingers.
  • Their respective clamping surfaces 60 and 70 keep the elongated flexible medical instrument 1 clamped during this translational movement of their respective keys 6 and 7.
  • FIG. 2D schematically represents an example of a fourth step of rotational driving of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 move away from the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 60 and 70 release the elongated flexible medical instrument 1 and then cease to be in contact with this elongated flexible medical instrument 1. This moving away is done in the Y direction, in opposite directions for keys 6 and 7.
  • FIG. 2E schematically represents an example of a fifth rotational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 remain away from the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 60 and 70 are no longer in contact with the elongated flexible medical instrument 1. If keys 6 and 7 move in translation, according to the direction Z, in opposite directions to each other, this no longer causes the flexible medical instrument 1 to rotate.
  • FIG. 3A schematically represents an example of a first translational drive step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 of the first pair are remote from the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 60 and 70 are not in contact with the elongated flexible medical instrument 1.
  • the keys 8 and 9 of the second pair are remote from the elongated flexible medical instrument 1.
  • Their respective clamping surfaces 80 and 90 are not in contact with the elongated flexible medical instrument 1.
  • FIG. 3B schematically represents an example of a second translational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 of the first pair remain remote from the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 60 and 70 are not in contact with the elongated flexible medical instrument 1. The keys 8 and 9 of the second pair get closer of the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 80 and 90 enclose the elongated flexible medical instrument 1.
  • FIG. 3C schematically represents an example of a third translational drive step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 8 and 9 of the second pair move in synchronous translation, in the direction X, in the same direction, here both to the right in FIG. 3C, by driving in translation, in the direction X, to the right in FIG. 3C, the elongated flexible medical instrument 1 over a certain distance, a bit like pulling a thread with one's fingers.
  • Their respective clamping surfaces 80 and 90 keep the elongated flexible medical instrument 1 clamped during the movement in synchronous translation of their respective keys 8 and 9.
  • FIG. 3D schematically represents an example of a fourth translational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 of the first pair move closer to the elongated flexible medical instrument 1.
  • Their respective clamping surfaces 60 and 70 enclose the elongated flexible medical instrument 1.
  • the keys 8 and 9 of the second pair move away from the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 80 and 90 release the elongated flexible medical instrument 1 and then cease to be in contact with this flexible medical instrument elongated 1.
  • FIG. 3E schematically represents an example of a fifth translational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 of the first pair move in synchronous translation, in the X direction, in the same direction, here both to the right in FIG. 3E, by driving in translation, in the X direction, to the right in FIG. 3C, the elongated flexible medical instrument 1 over a certain distance, a bit like pulling a thread with one's fingers.
  • Their respective clamping surfaces 60 and 70 keep the elongated flexible medical instrument 1 clamped during the movement in synchronous translation of their respective keys 6 and 7.
  • the keys 8 and 9 of the second pair move in synchronous translation, along the direction X, in the same direction, but in the direction of translation opposite to that of the keys 6 and 7 of the first pair, i.e. both to the left in the figure 3E, without being in contact with the elongated flexible medical instrument 1, simply to reposition themselves on their starting point before the translational drive of the elongated flexible medical instrument 1 produced at the level of FIG. 3C.
  • FIG. 3F schematically represents an example of a sixth translational driving step of a catheter or of a catheter guide according to one embodiment of the invention.
  • the keys 6 and 7 of the first pair move away from the elongated flexible medical instrument 1. Their respective clamping surfaces 60 and 70 release the elongated flexible medical instrument 1 and then cease to be in contact with this flexible medical instrument elongated 1.
  • the keys 8 and 9 of the second pair move closer to the elongated flexible medical instrument 1.
  • Their respective clamping surfaces 60 and 70 enclose the elongated flexible medical instrument 1.
  • FIG. 4 schematically represents an example of a detailed demonstration of incorrect rotation in the event of ovalization of the guide catheter, a defect which is reduced or even which can even be eliminated, according to one embodiment of the invention.
  • Keys 6 and 7 move in translation, in direction Z, in opposite directions to each other, when key 6 goes up along direction Z, then key 7 goes down along direction Z , and vice-versa, possibly back and forth, to rotate the elongated flexible medical instrument 1 around its longitudinal axis, which is the direction X.
  • Their respective clamping surfaces 60 and 70 hold the elongated flexible medical instrument 1 clamped during this translational movement of their respective keys 6 and 7.
  • the contact surfaces 10 and 11 namely on the one hand the first contact surface 10 between the clamping surface 60 of the key 6 and the guide 3 of the catheter, and on the other hand the second contact surface 11 between the clamping surface 70 of the key 6 and the guide 3 of the catheter, are then too extensive , along the Z direction, and the catheter guide 3 tends to slide along the clamping surfaces 60 and 70 instead of rotating between them.
  • the rotational drive of the catheter guide 3, by the transverse translational movement in the opposite direction of the keys 6 and 7 of the first pair is no longer correctly achieved, even if it can still be partially or slowly achieved, or good is no longer achieved at all.
  • the training robot according to the invention makes it possible to reduce or even avoid this lack of ovalization of the catheter 2 while such as catheter guide 3.
  • FIG. 5 very schematically represents an embodiment of a training robot with the various devices that are included therein, according to one embodiment of the invention.
  • the training robot also comprises a clamping force controller 20 which checks compliance, by the clamping force, with said maximum threshold, and which, if necessary, preferably checks compliance, by the clamping force, with a threshold minimum clamping force.
  • the controller 20 includes a clamp force regulator 21 which maintains the clamp force below said maximum threshold, and which also maintains the clamp force above a minimum clamp force threshold.
  • the controller 20 comprises a display 22 which displays any overrun of said maximum threshold by the clamping force, and/or any overrun, by the clamping force, of an alert threshold corresponding to this maximum threshold reduced by a predetermined margin.
  • the controller 20 includes a visual and/or audible alarm 23 which is triggered, when this maximum threshold is exceeded by the clamping force, and/or when the clamping force exceeds a threshold of alert corresponding to this maximum threshold reduced by a predetermined margin.
  • the controller 20 comprises an actuator 24 which either slows down, or first slows down then stops, the movement of the flexible elongated medical instrument 1, whenever this maximum threshold is exceeded by the clamping force, and/or during any overshoot, by the clamping force, of an alert threshold corresponding to this maximum threshold reduced by a predetermined margin.
  • This predetermined margin may for example be equal to at least 10% or even at least 20% of this maximum threshold, and may not exceed 40% of this maximum threshold, or else not exceed 30% of this maximum threshold.
  • the controller 20 includes one or more sensors 25 which measure the clamping force, directly or indirectly.

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Abstract

L'invention concerne un robot d'entraînement, en translation et en rotation, d'un instrument médical souple allongé (1) qui est un cathéter (2) ou un guide (3) de cathéter, comprenant : un ou plusieurs organes mobiles de serrage (6 à 9) exerçant effectivement une force de serrage, sur ledit instrument médical souple allongé (1), pendant le déplacement robotisé en translation et/ou pendant le déplacement robotisé en rotation, dudit instrument médical souple allongé (1), ladite force de serrage étant : non nulle, et suffisante pour entraîner, de manière robotisée, ledit instrument médical souple allongé (1), en translation et/ou en rotation, et inférieure ou égale à un seuil maximum qui vaut (20) Newtons.

Description

DESCRIPTION
TITRE : ROBOT D’ENTRAINEMENT D’INSTRUMENT MEDICAL SOUPLE ALLONGE. PROCEDE D’ENTRAINEMENT ASSOCIE. ET METHODE DE CONCEPTION D’UN TEL ROBOT
DOMAINE DE L’INVENTION
L’invention concerne un robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, un procédé d’entraînement associé à ce robot d’entraînement, ainsi qu’une méthode de conception d’un tel robot d’entraînement.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Dans les robots d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, selon l’invention, il peut apparaître, lors de son entraînement par le robot, un problème d’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter.
En effet, lors de son entraînement par le robot, le cathéter ou le guide de cathéter, qui est serré entre des organes de serrage qui le font avancer, reculer, et tourner dans un sens ou dans l’autre, peut avoir tendance à s’ovaliser, c’est-à-dire à devenir ovale au lieu de rester circulaire, c’est-à-dire que la section droite du cathéter ou du guide de cathéter qui était circulaire à l’état neuf, devient ovale ou elliptique lors de son entraînement par le robot.
Selon l’invention, cette ovalisation a tendance à être d’autant plus marquée que la force de serrage est trop élevée, et également, mais dans une moindre mesure, que cette force de serrage est appliquée dans la même zone, par exemple lors de mouvements de va-et-vient soit en translation soit en rotation, pour passer une zone délicate ou géométriquement complexe sur le chemin du cathéter ou du guide de cathéter.
Si cette ovalisation, relativement légère, donc non considérée dans l’art antérieur, n’a pas vraiment d’inconvénient en translation, en revanche, l’invention a constaté, qu’en rotation, cette ovalisation peut gêner, voire empêcher une rotation correcte du cathéter ou du guide de cathéter, car cette rotation du cathéter ou du guide de cathéter est plus sensible à un défaut de circularité que ne peut l’être la translation. OBJETS DE L’INVENTION
Le but de la présente invention est de fournir un robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, palliant au moins partiellement les inconvénients précités.
Plus particulièrement, l’invention vise à fournir un robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, dans lequel la force de serrage du cathéter ou du guide de cathéter, est contrôlée et/ou limitée, de manière à ne pas trop serrer le cathéter ou le guide de cathéter, de manière à ne pas ovaliser de manière sensible le cathéter ou le guide de cathéter, de manière à ne pas gêner ou à ne pas empêcher une rotation correcte de ce cathéter ou de ce guide de cathéter.
A cette fin, la présente invention propose un robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, comprenant : un ou plusieurs organes mobiles de serrage exerçant effectivement une force de serrage, sur ledit instrument médical souple allongé, pendant le déplacement robotisé en translation et/ou pendant le déplacement robotisé en rotation, dudit instrument médical souple allongé, ladite force de serrage étant : non nulle, et suffisante pour entraîner, de manière robotisée, ledit instrument médical souple allongé, en translation et/ou en rotation, et inférieure ou égale à un seuil maximum qui vaut 20 Newtons.
L’invention est focalisée sur les cathéters et les guides de cathéter, car les cathéters- guides demandent, quant à eux, des forces bien plus élevées.
A cette fin, la présente invention propose aussi un procédé d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, utilisant un robot d’entraînement selon l’invention.
A cette fin, la présente invention propose également une méthode de conception : d’un robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, qui comprend un ou plusieurs organes mobiles de serrage exerçant effectivement une force de serrage, sur ledit instrument médical souple allongé, pendant le déplacement robotisé en translation et/ou pendant le déplacement robotisé en rotation, dudit instrument médical souple allongé, comprenant une étape de dimensionnement desdits organes de serrage de manière à ce que ladite force de serrage soit : non nulle, et suffisante pour entraîner, de manière robotisée, ledit instrument médical souple allongé, en translation et/ou en rotation, et inférieure ou égale à un seuil maximum qui vaut 20 Newtons. De manière plus générale et alternative, un autre objet de l’invention concerne un robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé qui est un cathéter ou un guide de cathéter, comprenant : un ou plusieurs organes mobiles de serrage exerçant effectivement une force de serrage, sur ledit instrument médical souple allongé, pendant le déplacement robotisé en translation et/ou pendant le déplacement robotisé en rotation, dudit instrument médical souple allongé, ladite force de serrage étant comprise dans une plage prédéterminée de manière à ce que ladite force de serrage soit à la fois : suffisamment élevée de manière à entraîner, de manière robotisée, ledit instrument médical souple allongé, en translation et/ou en rotation, suffisamment limitée de manière à empêcher l’ovalisation dudit instrument médical souple allongé, pendant le déplacement robotisé en translation et/ou pendant le déplacement robotisé en rotation, dudit instrument médical souple allongé.
Cette problématique de sensibilité de l’entraînement en rotation du cathéter ou du guide de cathéter à une ovalisation, même limitée, du cathéter ou du guide de cathéter, peut se révéler plus ou moins critique selon le type d’entraînement réalisé, ainsi que selon la structure et la disposition des organes de serrage, des organes de serrage de type mâchoires en vis-à-vis entraînant une plus grande sensibilité, et une rotation de type roulage du cathéter ou du guide de cathéter entre les surfaces planes de patins de serrage effectuant un mouvement de translation opposé l’un à l’autre entraînant une encore plus grande sensibilité. C’est pourquoi de préférence, le robot d’entraînement comprend : un ou plusieurs mécanismes internes de translation longitudinale et de rotation d’un instrument médical souple allongé pouvant être un cathéter ou un guide de cathéter, qui comprennent chacun : deux touches pouvant se rapprocher et s’éloigner pour respectivement enserrer ou libérer ledit instrument médical souple allongé, lesdites deux touches, une fois rapprochées l’une de l’autre de manière à enserrer ledit instrument médical souple allongé, pouvant effectuer une translation longitudinale synchrone pour translater ledit instrument médical souple allongé, en avançant ou en reculant ledit instrument médical souple allongé, lesdites deux touches, une fois rapprochées l’une de l’autre de manière à enserrer ledit instrument médical souple allongé, pouvant effectuer des translations transversales opposées pour faire tourner ledit instrument médical souple allongé autour de son axe longitudinal. Un exemple d’un tel système d’entraînement dans un robot d’entraînement est par exemple décrit dans une demande de brevet EP 15733825 déposée par la même déposante que la présente demande de brevet. Cette demande de brevet EP 15733825 est ici incorporée par référence.
Préférentiellement, tout ce qui appliqué en termes de force de serrage, l’est d’une part pour le cathéter, et d’autre part également pour le guide de cathéter. Suivant des modes de réalisation préférés, l’invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être utilisées séparément ou en combinaison partielle entre elles ou en combinaison totale entre elles, avec l’un quelconque des objets précités de l’invention.
De préférence, le robot d’entraînement comprend aussi : un contrôleur de ladite force de serrage qui contrôle le respect, par ladite force de serrage, dudit seuil maximum, et qui le cas échéant préférentiellement contrôle le respect, par ladite force de serrage, d’un seuil minimum de ladite force de serrage.
Ainsi, la force de serrage qui, dans l’art antérieur, n’était même pas connue, ou à tout le moins pas considérée, est maintenant contrôlée, de manière à pouvoir mieux réduire ou même éviter l’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter.
De préférence, ledit contrôleur comprend : un régulateur de ladite force de serrage qui maintient ladite force de serrage en dessous dudit seuil maximum, et qui le cas échéant préférentiellement maintient également ladite force de serrage au-dessus d’un seuil minimum de ladite force de serrage.
Ainsi, la force de serrage qui, dans l’art antérieur, n’était même pas connue, ou à tout le moins pas considérée, est maintenant régulée, de manière à pouvoir mieux réduire ou même éviter l’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter.
De préférence, ledit contrôleur comprend : un afficheur qui affiche : tout dépassement dudit seuil maximum par ladite force de serrage, et/ou tout dépassement, par ladite force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant audit seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
Ainsi, la force de serrage qui, dans l’art antérieur, n’était même pas connue, ou à tout le moins pas considérée, est maintenant affichée, de manière à aider l’utilisateur du robot d’entraînement, à pouvoir mieux réduire ou même éviter l’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter.
De préférence, ledit contrôleur comprend : une alarme visuelle et/ou sonore qui se déclenche : lors de tout dépassement dudit seuil maximum par ladite force de serrage, et/ou lors de tout dépassement, par ladite force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant audit seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
Ainsi, la force de serrage qui, dans l’art antérieur, n’était même pas connue, ou à tout le moins pas considérée, est maintenant assortie d’une alarme, de manière à aider l’utilisateur du robot d’entraînement, à pouvoir mieux réduire ou même éviter l’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter. De préférence, ledit contrôleur comprend : un actionneur qui, soit ralentit, soit d’abord ralentit puis arrête, le déplacement dudit instrument médical souple allongé : lors de tout dépassement dudit seuil maximum par ladite force de serrage, et/ou lors de tout dépassement, par ladite force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant audit seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
Ainsi, la force de serrage qui, dans l’art antérieur, n’était même pas connue, ou à tout le moins pas considérée, est maintenant assortie d’un actionneur, qui peut gérer le niveau de force de serrage pratiquement immédiatement, sans même l’intervention de l’utilisateur du robot d’entraînement, de manière à pouvoir mieux réduire ou même éviter l’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter.
De préférence, ledit contrôleur comprend : un ou plusieurs capteurs qui mesure(nt) ladite force de serrage.
Ainsi, la force de serrage qui, dans l’art antérieur, n’était même pas connue, ou à tout le moins pas considérée, est maintenant assortie d’un de plusieurs capteurs, qui vont contribuer, par leur mesure directe ou indirecte, de la force de serrage, à une meilleure gestion du niveau de force de serrage, de manière à pouvoir mieux réduire ou même éviter l’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter. Un exemple de mesure indirecte de la force de serrage peut être la mesure du courant envoyé dans le moteur d’un ou de plusieurs organes de serrage.
De préférence, ledit seuil maximum de ladite force de serrage est inférieur ou égal à 16 Newtons, ou bien inférieur ou égal à 13 Newtons, ou bien inférieur ou égal à 12 Newtons, ou bien inférieur ou égal à 10 Newtons.
Ainsi, ces différents niveaux de seuil maximum de force de serrage, permettent de réduire de mieux en mieux, le risque d’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter, voire de l’éviter, tout en restant suffisants pour entraîner correctement le cathéter ou le guide de cathéter, en translation et en rotation.
De préférence, ladite force de serrage est supérieure ou égale à un seuil minimum qui vaut 0.5 Newtons, ou bien qui vaut 1 Newton, ou bien qui vaut 3 Newtons, ou bien qui vaut 6 Newtons.
Ainsi, ces différents niveaux de seuil minimum de force de serrage, permettent de réduire beaucoup le risque d’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter, voire de l’éviter, tout en entraînant de mieux en mieux et de manière de plus en plus ferme le cathéter ou le guide de cathéter, en translation et en rotation.
De préférence, ladite force de serrage est comprise entre 0.5 Newtons et 20 Newtons, ou bien comprise entre 1 Newton et 16 Newtons, ou bien comprise entre 3 Newtons et 13 Newtons, ou bien comprise entre 6 Newtons et 12 Newtons. Ainsi, ces différentes plages de niveau de force de serrage, permettent d’optimiser de plus en plus et de mieux en mieux le compromis à trouver entre, d’une part la réduction voire la suppression du risque d’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter, et d’autre part la fermeté et l’efficacité d’entraînement du cathéter ou du guide de cathéter, en translation et en rotation.
De préférence, ladite force de serrage est variable, en fonction de la vitesse de déplacement en translation et/ou en fonction de la vitesse de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé, et/ou ladite force de serrage est variable, en fonction de la force de déplacement en translation et/ou en fonction de la force de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé.
Ainsi, une corrélation est réalisée entre d’une part la vitesse d’entraînement du cathéter ou du guide de cathéter, et d’autre part la fermeté et l’efficacité du maintien du cathéter ou du guide de cathéter pendant son déplacement, en translation et/ou en rotation.
Ainsi, une corrélation est réalisée entre d’une part la force de poussée (force de déplacement en translation) et/ou le couple de rotation (force de déplacement en rotation) du cathéter ou du guide de cathéter, et d’autre part la fermeté et l’efficacité du maintien du cathéter ou du guide de cathéter pendant son déplacement, en translation et/ou en rotation.
De préférence, ladite force de serrage augmente, lorsque la vitesse de déplacement en translation et/ou lorsque la vitesse de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé, augmente, et/ou ladite force de serrage augmente, lorsque la force de déplacement en translation et/ou lorsque la force de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé, augmente.
Ainsi, plus la vitesse d’entraînement est élevée, plus le cathéter ou le guide de cathéter est fermement et efficacement maintenu entre les organes de serrage réalisant son entraînement en déplacement, en translation et/ou en rotation.
Ainsi, plus la force de poussée (force de déplacement en translation) et/ou le couple de rotation (force de déplacement en rotation) du cathéter ou du guide de cathéter, est élevé(e), plus le cathéter ou le guide de cathéter est fermement et efficacement maintenu entre les organes de serrage réalisant son entraînement en déplacement, en translation et/ou en rotation.
De préférence, ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en rotation seule de l’instrument médical souple allongé, est inférieure, à ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en translation seule de l’instrument médical souple allongé.
De préférence, ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en rotation seule de l’instrument médical souple allongé, est inférieure, à ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en translation seule de l’instrument médical souple allongé, d’au moins 10%, ou bien d’au moins 20%, ou bien d’au moins 30%.
Ainsi, la rotation du cathéter ou du guide de cathéter, plus sensible que la translation du cathéter ou du guide de cathéter, à l’ovalisation du cathéter ou du guide de cathéter, est réalisée avec une force de serrage moindre que la translation du cathéter ou du guide de cathéter.
L’ovalisation du guide de cathéter sera le plus souvent permanente. L’ovalisation du cathéter qui est plus souple, peut être d’abord temporaire, puis permanente, selon la force appliquée, mais reste toujours gênante au moins pour la rotation.
Le diamètre des cathéters peut être compris généralement entre 0.4mm et 2mm, mais reste le plus souvent compris entre 0.6mm et 0.9mm. Le diamètre des guides de cathéter peut être compris généralement entre 0.3mm et 1.3mm, mais reste le plus souvent compris entre 0.3mm et 0.5mm.
Le cathéter est généralement réalisé à base d’un tube de polymère extrudé (le cathéter est un tube cylindrique circulaire creux), avec ou sans maillage métallique. Le guide de cathéter est généralement un fil cylindrique plein réalisé en nitinol (qui est un alliage à base de nickel pour moitié et de titane pour moitié : 50% Nickel et 50% titane), et recouvert d’un revêtement en PTFE (Téflon, marque déposée).
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
[Fig. 1] La figure 1 représente schématiquement un exemple d’ovalisation de cathéter et de guide de cathéter, défaut qui est réduit voire qui peut même être supprimé, selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2A] La figure 2A représente schématiquement un exemple de première étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2B] La figure 2B représente schématiquement un exemple de deuxième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention. [Fig. 2C] La figure 2C représente schématiquement un exemple de troisième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2D] La figure 2D représente schématiquement un exemple de quatrième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2E] La figure 2E représente schématiquement un exemple de cinquième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3A] La figure 3A représente schématiquement un exemple de première étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3B] La figure 3B représente schématiquement un exemple de deuxième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3C] La figure 3C représente schématiquement un exemple de troisième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3D] La figure 3D représente schématiquement un exemple de quatrième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3E] La figure 3E représente schématiquement un exemple de cinquième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 3F] La figure 3F représente schématiquement un exemple de sixième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 4] La figure 4 représente schématiquement un exemple d’une mise en évidence détaillée de rotation incorrecte en cas d’ovalisation du guide de cathéter, défaut qui est réduit voire qui peut même être supprimé, selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 5] La figure 5 représente très schématiquement un exemple de réalisation d’un robot d’entraînement avec les différents appareils qui sont inclus dedans, selon un mode de réalisation de l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
La figure 1 représente schématiquement un exemple d’ovalisation de cathéter et de guide de cathéter, défaut qui est réduit voire qui peut même être supprimé, selon un mode de réalisation de l’invention.
Le guide 3 de cathéter avance ou recule suivant la direction X qui est aussi son axe longitudinal. Le guide 3 de cathéter tourne autour de la direction X qui est aussi son axe longitudinal. La force de serrage des organes de serrage est dirigée selon la direction Y. Si cette force de serrage, exercée de chaque côté du guide 3 de cathéter, de section droite circulaire dans le plan YZ, est trop élevée, la section droite du guide 5 de cathéter devient ovale ou elliptique, sa dimension suivant l’axe Y devenant plus petite que sa dimension suivant l’axe Z, au lieu de présenter ces deux dimensions égales entre elles.
Le cathéter 2 avance ou recule suivant la direction X qui est aussi son axe longitudinal. Le cathéter 2 tourne autour de la direction X qui est aussi son axe longitudinal. La force de serrage des organes de serrage est dirigée selon la direction Y. Si cette force de serrage, exercée de chaque côté du cathéter 2, de section droite circulaire dans le plan YZ, est trop élevée, la section droite du cathéter 4 devient ovale ou elliptique, sa dimension suivant l’axe Y devenant plus petite que sa dimension suivant l’axe Z, au lieu de présenter ces deux dimensions égales entre elles.
Sur les figures 2A à 2E et sur les figures 3A à 3F, est expliqué le déplacement robotisé d’un instrument médical souple allongé 1, qui peut être un cathéter 2 et/ou un guide de cathéter 3, le guide de cathéter 3 pouvant coulisser à l’intérieur du cathéter 2 qui est creux.
Le robot d’entraînement comprend un ou plusieurs mécanismes internes de translation longitudinale et de rotation d’un instrument médical souple allongé 1 pouvant être un cathéter 2 ou un guide de cathéter 3, qui comprennent chacun, deux touches 6 et 7 pouvant se rapprocher et s’éloigner pour respectivement enserrer ou libérer cet instrument médical souple allongé 1. Ces deux touches 6 et 7, une fois rapprochées l’une de l’autre de manière à enserrer cet instrument médical souple allongé 1, peuvent effectuer une translation longitudinale synchrone, le long de la direction X qui est aussi l’axe longitudinal de l’instrument médical souple allongé 1, pour translater cet instrument médical souple allongé 1, en avançant ou en reculant cet instrument médical souple allongé 1. Ces deux touches 6 et 7, une fois rapprochées l’une de l’autre de manière à enserrer cet instrument médical souple allongé 1, peuvent effectuer des translations transversales opposées, le long de la direction Y dans des sens opposés l’un à l’autre, pour faire tourner cet instrument médical souple allongé 1 autour de son axe longitudinal qui est ici la direction X. Ces touches 6 et 7 ont des surfaces de serrage respectives 60 et 70 venant enserrer l’instrument médical souple allongé 1. Ces touches 6 et 7 forment une première paire de touches 6 et 7. Cette première paire de touches 6 et 7 est utilisée pour entraîner l’instrument médical souple allongé 1 en rotation, comme sur les figures 2A à 2E, ainsi qu’en translation, comme sur les figures 3A à 3F.
Le robot d’entraînement peut également comporter une deuxième paire de touches 8 et 9, ayant des surfaces de serrage respectives 80 et 90 venant enserrer l’instrument médical souple allongé 1. Cette deuxième paire de touches 8 et 9 est utilisée pour entraîner l’instrument médical souple allongé 1 en translation seulement, comme sur les figures 3A à 3F, ou bien en translation et en rotation, comme sur les figures 2A à 2E et comme sur les figures 3A à 3F.
La première paire de touches 6 et 7, ainsi que la deuxième paire de touches 8 et 9, sont des exemples non limitatifs d’organes de serrage de l’instrument médical souple allongé 1. Les surfaces de serrage 60, 70, 80, 90, appartenant respectivement aux touches 6, 7, 8, 9, sont avantageusement des surfaces planes de serrage de l’instrument médical souple allongé 1. Les touches 6, 7, 8, 9, sont avantageusement des éléments consommables, c’est-à-dire à usage unique et jetables, recouvrant des porte-touches correspondants qui eux sont des éléments permanents du robot.
La figure 2A représente schématiquement un exemple de première étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 sont éloignées de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 ne sont pas en contact avec l’instrument médical souple allongé 1.
La figure 2B représente schématiquement un exemple de deuxième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 se rapprochent de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 viennent enserrer l’instrument médical souple allongé 1. Ce rapprochement est effectué selon la direction Y, dans des sens opposées pour les touches 6 et 7.
La figure 2C représente schématiquement un exemple de troisième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 se déplacent en translation, selon la direction Z, dans des sens opposés l’un à l’autre. Quand la touche 6 monte le long de la direction Z, alors la touche 7 descend le long de la direction Z, et vice-et-versa. Ce déplacement en translation peut être réalisé dans un mouvement de va-et-vient éventuellement. Ce déplacement en translation fait tourner l’instrument médical souple allongé 1 autour de son axe longitudinal, qui est la direction X, dans le sens trigonométrique sur la figure 2C, un peu comme on fait rouler une cigarette entre ses doigts. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 maintiennent l’instrument médical souple allongé 1 enserré pendant ce déplacement en translation de leurs touches respectives 6 et 7.
La figure 2D représente schématiquement un exemple de quatrième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 s’éloignent de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 relâchent l’instrument médical souple allongé 1 et cessent alors d’être en contact avec cet instrument médical souple allongé 1. Cet éloignement est effectué selon la direction Y, dans des sens opposées pour les touches 6 et 7.
La figure 2E représente schématiquement un exemple de cinquième étape d’entraînement en rotation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 restent éloignées de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 ne sont plus en contact avec l’instrument médical souple allongé 1. Si touches 6 et 7 se déplacent en translation, selon la direction Z, dans des sens opposés l’un à l’autre, cela n’entraîne plus l’instrument médical souple 1 en rotation.
La figure 3 A représente schématiquement un exemple de première étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 de la première paire sont éloignées de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 ne sont pas en contact avec l’instrument médical souple allongé 1. Les touches 8 et 9 de la deuxième paire sont éloignées de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 80 et 90 ne sont pas en contact avec l’instrument médical souple allongé 1.
La figure 3B représente schématiquement un exemple de deuxième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 de la première paire restent éloignées de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 ne sont pas en contact avec l’instrument médical souple allongé 1. Les touches 8 et 9 de la deuxième paire se rapprochent de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 80 et 90 viennent enserrer l’instrument médical souple allongé 1.
La figure 3C représente schématiquement un exemple de troisième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 8 et 9 de la deuxième paire se déplacent en translation synchrone, selon la direction X, dans le même sens, ici toutes les deux vers la droite sur la figure 3C, en entraînant en translation, selon la direction X, vers la droite sur la figure 3C, l’instrument médical souple allongé 1 sur une certaine distance, un peu comme on tire un fil avec ses doigts. Leurs surfaces de serrage respectives 80 et 90 maintiennent l’instrument médical souple allongé 1 enserré pendant le déplacement en translation synchrone de leurs touches respectives 8 et 9.
La figure 3D représente schématiquement un exemple de quatrième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 de la première paire se rapprochent de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 viennent enserrer l’instrument médical souple allongé 1.
Les touches 8 et 9 de la deuxième paire s’éloignent de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 80 et 90 relâchent l’instrument médical souple allongé 1 et cessent alors d’être en contact avec cet instrument médical souple allongé 1.
La figure 3E représente schématiquement un exemple de cinquième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 de la première paire se déplacent en translation synchrone, selon la direction X, dans le même sens, ici toutes les deux vers la droite sur la figure 3E, en entraînant en translation, selon la direction X, vers la droite sur la figure 3C, l’instrument médical souple allongé 1 sur une certaine distance, un peu comme on tire un fil avec ses doigts. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 maintiennent l’instrument médical souple allongé 1 enserré pendant le déplacement en translation synchrone de leurs touches respectives 6 et 7.
Simultanément, les touches 8 et 9 de la deuxième paire se déplacent en translation synchrone, selon la direction X, dans le même sens, mais dans le sens de translation opposé à celui des touches 6 et 7 de la première paire, soit toutes les deux vers la gauche sur la figure 3E, sans être en contact avec l’instrument médical souple allongé 1, simplement pour venir se repositionner sur leur point de départ avant l’entraînement en translation de l’instrument médical souple allongé 1 réalisé au niveau de la figure 3C.
La figure 3F représente schématiquement un exemple de sixième étape d’entraînement en translation d’un cathéter ou d’un guide de cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 de la première paire s’éloignent de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 relâchent l’instrument médical souple allongé 1 et cessent alors d’être en contact avec cet instrument médical souple allongé 1.
Les touches 8 et 9 de la deuxième paire se rapprochent de l’instrument médical souple allongé 1. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 viennent enserrer l’instrument médical souple allongé 1.
La figure 4 représente schématiquement un exemple d’une mise en évidence détaillée de rotation incorrecte en cas d’ovalisation du guide de cathéter, défaut qui est réduit voire qui peut même être supprimé, selon un mode de réalisation de l’invention.
Les touches 6 et 7 se déplacent en translation, selon la direction Z, dans des sens opposés l’un à l’autre, quand la touche 6 monte le long de la direction Z, alors la touche 7 descend le long de la direction Z, et vice-et-versa, dans un mouvement de va-et-vient éventuellement, pour faire tourner l’instrument médical souple allongé 1 autour de son axe longitudinal, qui est la direction X. Leurs surfaces de serrage respectives 60 et 70 maintiennent l’instrument médical souple allongé 1 enserré pendant ce déplacement en translation de leurs touches respectives 6 et 7.
Mais, lorsque l’instrument médical souple allongé 1, ici le guide 3 de cathéter (et ce serait similaire pour le cathéter 2), est ovalisé, les surfaces de contact 10 et 11, à savoir d’une part la première surface de contact 10 entre la surface 60 de serrage de la touche 6 et le guide 3 de cathéter, et d’autre part la deuxième surface de contact 11 entre la surface 70 de serrage de la touche 6 et le guide 3 de cathéter, sont alors trop étendues, le long de la direction Z, et le guide 3 de cathéter a plutôt tendance à glisser le long des surfaces de serrage 60 et 70, au lieu de tourner entre elles. L’entraînement en rotation du guide 3 de cathéter, par le mouvement de translation transversale en sens opposé des touches 6 et 7 de la première paire, n’est plus correctement réalisé, même s’il peut être encore partiellement ou lentement réalisé, ou bien n’est plus du tout réalisé.
C’est pourquoi, en régulant et en réduisant la force de serrage exercée par les surfaces de serrage 60 et 70 des touches 6 et 7 de la première paire, tout comme en régulant et en réduisant la force de serrage exercée par les surfaces de serrage 80 et 90 des touches 8 et 9 de la deuxième paire, le robot d’entraînement selon l’invention permet de réduire voire même d’éviter ce défaut d’ovalisation du cathéter 2 tout comme du guide 3 de cathéter.
La figure 5 représente très schématiquement un exemple de réalisation d’un robot d’entraînement avec les différents appareils qui sont inclus dedans, selon un mode de réalisation de l’invention.
Le robot d’entraînement comprend aussi un contrôleur 20 de la force de serrage qui contrôle le respect, par la force de serrage, dudit seuil maximum, et qui le cas échéant préférentiellement contrôle le respect, par la force de serrage, d’un seuil minimum de la force de serrage.
Le contrôleur 20 comprend un régulateur 21 de la force de serrage qui maintient la force de serrage en dessous dudit seuil maximum, et qui maintient également la force de serrage au- dessus d’un seuil minimum de la force de serrage.
Le contrôleur 20 comprend un afficheur 22 qui affiche tout dépassement dudit seuil maximum par la force de serrage, et/ou tout dépassement, par la force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant à ce seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
Le contrôleur 20 comprend une alarme 23 visuelle et/ou sonore qui se déclenche, lors de tout dépassement de ce seuil maximum par la force de serrage, et/ou lors de tout dépassement, par la force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant à ce seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
Le contrôleur 20 comprend un actionneur 24 qui, soit ralentit, soit d’abord ralentit puis arrête, le déplacement de l’instrument médical souple allongé 1, lors de tout dépassement de ce seuil maximum par la force de serrage, et/ou lors de tout dépassement, par la force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant à ce seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
Cette marge prédéterminée peut valoir par exemple au moins 10% ou bien au moins 20% de ce seuil maximum, et peut ne pas dépasser 40% de ce seuil maximum, ou bien ne pas dépasser 30% de ce seuil maximum.
Le contrôleur 20 comprend un ou plusieurs capteurs 25 qui mesurent la force de serrage, directement ou indirectement.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé (1) qui est un cathéter (2) ou un guide (3) de cathéter, comprenant : un ou plusieurs organes mobiles de serrage (6 à 9) exerçant effectivement une force de serrage, sur ledit instrument médical souple allongé (1), pendant le déplacement robotisé en translation et/ou pendant le déplacement robotisé en rotation, dudit instrument médical souple allongé (1), o ladite force de serrage étant :
■ non nulle,
■ et suffisante pour entraîner, de manière robotisée, ledit instrument médical souple allongé (1), en translation et/ou en rotation,
■ et inférieure ou égale à un seuil maximum qui vaut 20 Newtons.
2. Robot d’entraînement, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le robot d’entraînement comprend aussi un contrôleur (20) de ladite force de serrage qui contrôle le respect, par ladite force de serrage, dudit seuil maximum, et qui le cas échéant préférentiellement contrôle le respect, par ladite force de serrage, d’un seuil minimum de ladite force de serrage.
3. Robot d’entraînement, selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit contrôleur (20) comprend un régulateur (21) de ladite force de serrage qui maintient ladite force de serrage en dessous dudit seuil maximum, et qui le cas échéant préférentiellement maintient également ladite force de serrage au-dessus d’un seuil minimum de ladite force de serrage.
4. Robot d’entraînement, selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit contrôleur (20) comprend : un afficheur (22) qui affiche : o tout dépassement dudit seuil maximum par ladite force de serrage, o et/ou tout dépassement, par ladite force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant audit seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
5. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit contrôleur (20) comprend : une alarme (23) visuelle et/ou sonore qui se déclenche : o lors de tout dépassement dudit seuil maximum par ladite force de serrage, o et/ou lors de tout dépassement, par ladite force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant audit seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
6. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit contrôleur (20) comprend : un actionneur (24) qui, soit ralentit, soit d’abord ralentit puis arrête, le déplacement dudit instrument médical souple allongé (1) : o lors de tout dépassement dudit seuil maximum par ladite force de serrage, o et/ou lors de tout dépassement, par ladite force de serrage, d’un seuil d’alerte correspondant audit seuil maximum réduit d’une marge prédéterminée.
7. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit contrôleur (20) comprend un ou plusieurs capteurs (25) qui mesure(nt) ladite force de serrage.
8. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite force de serrage est comprise entre 0.5 Newtons et 20 Newtons, ou bien comprise entre 1 Newton et 16 Newtons, ou bien comprise entre 3 Newtons et 13 Newtons, ou bien comprise entre 6 Newtons et 12 Newtons.
9. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite force de serrage est supérieure ou égale à un seuil minimum qui vaut 0.5 Newtons, ou bien qui vaut 1 Newton, ou bien qui vaut 3 Newtons, ou bien qui vaut 6 Newtons.
10. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit seuil maximum de ladite force de serrage est inférieur ou égal à 16 Newtons, ou bien inférieur ou égal à 13 Newtons, ou bien inférieur ou égal à 12 Newtons, ou bien inférieur ou égal à 10 Newtons.
11. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : ladite force de serrage est variable, en fonction de la vitesse de déplacement en translation et/ou en fonction de la vitesse de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé (1), et/ou ladite force de serrage est variable, en fonction de la force de déplacement en translation et/ou en fonction de la force de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé (1).
12. Robot d’entraînement, selon la revendication 11, caractérisé en ce que : ladite force de serrage augmente, lorsque la vitesse de déplacement en translation et/ou lorsque la vitesse de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé (1), augmente, et/ou ladite force de serrage augmente, lorsque la force de déplacement en translation et/ou lorsque la force de déplacement en rotation, de l’instrument médical souple allongé (1), augmente.
13. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en rotation seule de l’instrument médical souple allongé (1), est inférieure, à ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en translation seule de l’instrument médical souple allongé (1).
14. Robot d’entraînement, selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en rotation seule de l’instrument médical souple allongé (1), est inférieure, à ladite force de serrage, pendant le déplacement robotisé en translation seule de l’instrument médical souple allongé (1), d’au moins 10%, ou bien d’au moins 20%, ou bien d’au moins 30%.
15. Robot d’entraînement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le robot d’entraînement comprend : un ou plusieurs mécanismes internes de translation longitudinale et de rotation d’un instrument médical souple allongé (1) pouvant être un cathéter (2) ou un guide (3) de cathéter, qui comprennent chacun : o deux touches (6 à 9) pouvant se rapprocher et s’éloigner pour respectivement enserrer ou libérer ledit instrument médical souple allongé (1), o lesdites deux touches (6 à 9), une fois rapprochées l’une de l’autre de manière à enserrer ledit instrument médical souple allongé (1), pouvant effectuer une translation longitudinale synchrone pour translater ledit instrument médical souple allongé (1), en avançant ou en reculant ledit instrument médical souple allongé (1), o lesdites deux touches (6 à 9), une fois rapprochées l’une de l’autre de manière à enserrer ledit instrument médical souple allongé (1), pouvant effectuer des translations transversales opposées pour faire tourner ledit instrument médical souple allongé (1) autour de son axe longitudinal (X).
16. Utilisation d’un robot d’entraînement selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour entraîner, en translation et en rotation, un instrument médical souple allongé (1) qui est un cathéter (2) ou un guide (3) de cathéter.
17. Méthode de conception : d’un robot d’entraînement, en translation et en rotation, d’un instrument médical souple allongé (1) qui est un cathéter (2) ou un guide (3) de cathéter, qui comprend un ou plusieurs organes mobiles de serrage (6 à 9) exerçant effectivement une force de serrage, sur ledit instrument médical souple allongé (1), pendant le déplacement robotisé en translation et/ou pendant le déplacement robotisé en rotation, dudit instrument médical souple allongé (1), comprenant une étape de dimensionnement desdits organes de serrage (6 à 9) de manière à ce que ladite force de serrage soit : o non nulle, o et suffisante pour entraîner, de manière robotisée, ledit instrument médical souple allongé (1), en translation et/ou en rotation, o et inférieure ou égale à un seuil maximum qui vaut 20 Newtons.
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