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WO2023218155A1 - Plateforme d'entraînement - Google Patents

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WO2023218155A1
WO2023218155A1 PCT/FR2023/050695 FR2023050695W WO2023218155A1 WO 2023218155 A1 WO2023218155 A1 WO 2023218155A1 FR 2023050695 W FR2023050695 W FR 2023050695W WO 2023218155 A1 WO2023218155 A1 WO 2023218155A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
surgical
surgical training
tool
module
haptic controller
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/FR2023/050695
Other languages
English (en)
Inventor
Tom LORENT BOURDO
Nicolas MIGNAN
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.)
Virtualisurg SAS
Original Assignee
Virtualisurg SAS
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 Virtualisurg SAS filed Critical Virtualisurg SAS
Priority to US18/865,453 priority Critical patent/US20250316184A1/en
Priority to IL316951A priority patent/IL316951A/en
Priority to JP2024566760A priority patent/JP2025517195A/ja
Priority to EP23729815.3A priority patent/EP4523202A1/fr
Priority to AU2023269320A priority patent/AU2023269320A1/en
Publication of WO2023218155A1 publication Critical patent/WO2023218155A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G—PHYSICS
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    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0223—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors

Definitions

  • the present invention relates to a modular surgical training platform.
  • the present invention therefore lies in the field of educational and teaching tools, methods and materials. More particularly, the invention relates to a training device for a surgical procedure, intended for the training of surgeons.
  • the aim of the present invention is therefore to provide a safe, practical, precise, realistic, easy to use and readily available training device, making it possible to give any surgical student a chance to train in an environment safe without any risk of injury to yourself, a patient or an animal.
  • This invention therefore relates to a modular surgical training platform configured to interface a virtual environment comprising at least one virtual surgical element, the training platform comprising a virtual reality display device configured to display, to a user, the virtual environment, a calibration module connected to the virtual reality display device, at least one training module, each training module comprising a haptic controller, a control system configured to identify the different modules connected to each other , generate the virtual environment, interface each mobile virtual surgical element of the virtual environment with a corresponding real element.
  • the invention is characterized in that all of the modules are configured to be fixed to each other in a reversible manner in a known configuration.
  • each haptic controller comprises a connection system configured to mechanically connect, in a reversible manner, a surgical training tool, each haptic controller being, in addition, configured to measure each movement in space of the surgical training tool once it is connected to the haptic controller.
  • the control system further comprises a system for recognizing the surgical training tool configured to obtain identification information specific to the connected surgical training tool, and communicate the identification information to the control system, so that the control system recognizes each surgical training tool connected to the haptic controller.
  • the control system generates a virtual image of each surgical training tool connected to the haptic controller.
  • the invention is also characterized in that the control system is configured to receive and analyze data linked to the movement(s) of each surgical training tool connected to the haptic controller, and reproduce each movement of the tool surgical trainer connected to the haptic controller in a corresponding virtual movement of its virtual image in the virtual environment.
  • the invention is finally characterized in that each virtual movement is made visible to the user by the display device.
  • the calibration module can be placed on the right so as not to hinder their movements.
  • the freedom of arrangement of surgical tools also corresponds more to the reality of the surgical exercise. Indeed, in real conditions, the practitioner can place his tools as he wishes to facilitate his work.
  • the physical connection allows the identification of the different modules and/or the transmission of information on the movement of the haptic elements.
  • the specific identification information may be a voltage measured at a voltage divider bridge specific to the connected surgical tool.
  • the specific identification information may be contained in an electronic component such as an electronic chip.
  • the platform according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other or combined with each other: the control system may comprise: o a unit of measurement configured for:
  • ⁇ collect movement data from the connected surgical training tool, o a central unit configured to:
  • each module can include a base having a specific shape, the shapes of the different bases of the different modules being complementary to each other, so as to obtain a stable and adapted interlocking of the different modules between them
  • the connection system of the haptic controller can make it possible to connect at least two different surgical training tools
  • the system of connection may comprise at least one key-lock type locking connector configured to be attached to the haptic controller and to any surgical training tool so as to ensure their removable connection
  • the connection system may comprise a first connector attached to the haptic controller and configured to removably cooperate with a corresponding second connector attached to the surgical training tool
  • the haptic controller of the training module may include a pivoting arm robot, the pivoting arm robot having a free end for cooperating with the connection system
  • the control system may further be configured to generate a feedback signal enabling the
  • the present invention also relates to a surgical training kit comprising a modular surgical training platform according to any one of the technical characteristics listed above and at least one surgical training tool configured to be connected to the haptic controller of the platform.
  • Figure 1 is an overall perspective view of a dismantled platform according to the present invention
  • Figure 2 is an overall perspective view of a disassembled platform according to the present invention, shown with two different surgical training tools each of which can be connected to the platform,
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2 from a different angle
  • Figure 4A is a perspective view of a training platform mounted according to the invention, connected to a surgical training tool, comprising a single training module,
  • Figure 4B is a perspective view of a training platform mounted according to the invention, comprising two training modules, connected to two surgical training modules,
  • Figure 5 is a perspective view of a kit according to the present invention, manipulated by a user according to a first embodiment
  • Figure 6 is a perspective view of a kit according to the present invention, manipulated by a user according to a second embodiment
  • Figure 7 is an exploded view of a drive module
  • Figure 8A is a perspective view of a calibration element associated with the display device according to the invention.
  • FIG. 8B is a perspective view of the calibration module
  • Figure 9A is a perspective view of a haptic controller connector according to the invention.
  • FIG. 9B is a perspective view of a surgical training tool connector according to the invention.
  • Figure 10 is a perspective view of a surgical training tool
  • Figure 11 is a perspective view of an example of virtual environment according to the invention
  • Figure 12 is a perspective view of an example of an anatomical module according to the invention.
  • Figure 13 is a perspective view of an example of a storage module according to the invention.
  • Figures 14A and 14B are perspective views of an example of a complementary tool module according to the invention.
  • the present invention relates to a modular surgical training platform 10 configured to interface a virtual environment 100 comprising at least one mobile virtual surgical element 102 (see Figure 11).
  • This virtual environment also includes a virtual patient 104 and different decorative elements 106.
  • a user manipulating the modular platform 10 interacts with the virtual environment 100 in which all kinds of surgical operations are possible.
  • the modular platform 10 comprises: a virtual reality display device 12 configured to show/display, to the user, the virtual environment 100, a calibration module 14 connected to the virtual display device 12, configured to align the virtual environment 100 with the physical reality of a user manipulating the platform 10 according to the present invention, at least one training module 16, each module d drive comprising a haptic controller 18, a control system 20.
  • the modular platform 10 may further comprise one or more optional modules 21, 23, 25: at least one anatomical module 21 (see Figure 12), at least one additional tool module 23 (see Figures 14A and 14B), at least one storage module 25 (see Figure 13).
  • the display device 12 forms the link between the different training modules 16, the possible anatomical modules 21, additional tooling 23, storage 25 (optional modules 21, 32 , 25) and the virtual environment 100.
  • the training module(s) 16 and the possible optional modules 21, 23, 25 is/are the only element(s) manipulated by the user and the rendering of these manipulations is only visible in the virtual environment 100.
  • module designates an independent functional element forming a clearly delimited and defined object, separable from the other independent functional elements which also each form a clearly delimited and defined object.
  • Each module can thus be considered as an autonomous entity from a functional point of view, that is to say that each module ensures a specific functionality and is designed to ensure it directly when connected with the drive module. 16 directly or indirectly.
  • Each module is thus mechanically self-sufficient to perform the function for which it is designed, even if each module requires power to be supplied to be usable and the modules only work once connected to each other.
  • Each module 14, 16, 21, 23, 25 is composed of different parts or elements, for example plastic, assembled together, so as to constitute this autonomous unit.
  • two or more drive modules 16 can be found and each of these drive modules 16 can operate without the other. This is also true for possible anatomical modules 21, additional tools 23, storage 25.
  • Each drive module 16 is thus an autonomous entity comprising several parts or elements made of plastic (or made of other material) assembled together. These parts can be 3D printed. All of these parts and elements will be described as the present description progresses, in relation to the different functionalities and technicalities of the console 10 according to the present invention.
  • the calibration module 14 will be detailed below in this description.
  • the at least one anatomical module 21 is an autonomous entity according to the definition above representing and/or reconstituting in 3D all or part of an anatomical part of a patient.
  • Each anatomical module 21 is designed to allow tactile feedback and even, depending on the embodiments, haptic feedback, when the user interacts with it.
  • Each anatomical module 21 may include one or more elements made of silicone, for example.
  • Each anatomical module 21 makes it possible to give the user the illusion of interacting with an external or internal anatomical part of a patient. For example, it may be interesting, in the case of a simulation of cosmetic surgery on the lips of a patient, that the user can also interact with a reproduction of the nose of said patient. This allows the user to better understand the simulated face of the operated patient.
  • the at least one anatomical module 21 makes it possible to materialize an organ close to the area to be operated on.
  • the at least one anatomical module 21 can be positioned so as to alter, limit and/or hinder the movements of the user when the latter interacts with the haptic controller 18 of a module training module 16. This discomfort makes it possible to reinforce realism when using the console 10.
  • the at least one anatomical module 21 can also be positioned above a training module 16 and simulate the skin of a patient.
  • the at least one complementary tool module 23 may comprise all or part of a tool likely to be present in an operating theater or all or part of a surgical tool necessary during a specific surgical intervention but which does not intervene directly on the body of the patient in the simulation, such as for example: the regulation dial of a gas injector during a post laparoscopic intervention check, or the syringe used to inject a liquid by catheter into the body of a patient, etc. (see figures 14A and 14B)
  • each mobile virtual surgical element 102 and each virtual movement of each of these mobile virtual surgical elements 102 present in the virtual environment 100 is made visible to the user by the display device 12.
  • the display device 12 (visible in Figures 5 and 6) can be a fixed element in space (such as a screen) or a mobile element in space, for example, configured to be carried by the user during the surgical operation.
  • the display device 12 may include several displays, allowing several users to view the virtual environment 100.
  • the different displays may be mobile or fixed.
  • the display system 12 can be a screen placed on a surface near or at a distance from the different modules 14, 16, 21, 23, 25.
  • the display device 12 may be a virtual reality headset, adjustable to the user and capable of providing audio feedback. More specifically, it may be an HP reverb® headset with two screens with a resolution of 2160x2160 pixels. Each screen has a display frequency of 90 Hz.
  • the display device 12 is connected to the control system 20 preferably by a cable (for example a displayport or HDMI cable).
  • the display device 12 is associated with a mobile calibration tool 22 (see Figure 8B).
  • the mobile calibration tool 22 can take the form of a classic joystick as for example illustrated in Figure 8B but it can also take a different shape.
  • the calibration module 14 is, like all the other modules of this invention, an independent part shown in Figure 8A. As visible in Figure 8B, the calibration module 14 includes a footprint 24 complementary to the mobile calibration tool 22. Thus, the calibration module 14 makes it possible to position the mobile calibration tool 22 associated with the display device 12 at a known and fixed distance from the drive module 16, in particular from the haptic controller 18 thereof (see Figure 4A).
  • the calibration module 14 is preferably made of plastic. It is preferably printed in 3D. As with the drive modules 16, the calibration module 14 may include magnets, as will be explained in detail. lower.
  • the calibration module 14 can also be provided with an electrical connector allowing the connection of an electronic circuit for identifying the calibration module 14 by the control system 20. For this, the same device comprising a voltage divider bridge is used. than that used for the key-lock connector of the haptic controller 18, which will be described a little below. The identification of the different modules will be detailed later.
  • the haptic controller 18 makes it possible to know the position and relative orientation of an object attached to it (see below), we then obtain the position and orientation of this object relative to the tool. mobile calibration 22.
  • the calibration module 14 also makes it possible to locate the user in relation to the drive module 16 and the possible anatomical modules 21, additional tools 23, storage 25. Furthermore, the position of the mobile calibration tool 22 relative to the display device 12 being known, we can then know the position and orientation of the object connected to the haptic controller 18 in relation to the user who wears the display device 12 (see Figures 5 and 6).
  • the different drive modules 16 connected to each other or to the calibration module 14 and the possible optional modules 21, 23, 25 can be positioned and located by the display device 12, given that a Once the different modules 14, 16, 21, 23, 25 are connected to each other, they are all at a fixed and known distance from the calibration module 14 and therefore from the mobile calibration tool 22 (see Figures 4A and 4B).
  • the possible identification of the different modules 16, 21, 23, 25 through an electronic or computer system can make it possible to know this distance in a “plug and play” manner.
  • the mobile calibration tool 22 associated with the display device 12 serves as a calibration reference for each training module, therefore each haptic controller 18 and therefore each of the physical elements manipulated by the user of the platform 10 .
  • a “plug and play” connection thus describes a connection that is made with a single gesture.
  • a shock can lead to untimely movement of the drive module(s) 16 (or possible optional modules 21, 23, 25) and therefore of the calibration module 14 which is connected there, in relation to the display system 12. This can lead to a break in calibration between the virtual environment 100 and the position of the user.
  • an electronic system comprising an accelerometer making it possible, on the one hand, to detect this type of unwanted movement and, on the other hand, to adapt the digital positioning of the virtual environment 100 to the new position of the calibration module 14 with the mobile calibration tool 22.
  • the different drive modules 16 can be connected together, so as to form a control console 26 (see Figure 4B).
  • the control console 26 thus comprises at least one drive module 16 (see Figure 2).
  • the control console 26 may also include one or more of the optional modules 21, 23, 25.
  • the different modules 16, 21, 23, 25 of the control console 26 are connected, directly or indirectly to each other. More particularly, all of the modules 14, 16, 21, 23, 25 are configured to be fixed to each other in a reversible manner in a known configuration (see Figures 4A and 4B). This allows the modularity of the platform 10 according to the invention.
  • the drive module(s) 16 (and any optional modules 21, 23, 25) forming the control console 26 can be either connected directly to each other, or connected to each other by means of spacing modules 28 (see Figures 4A and 4B).
  • the spacing modules 28 are preferably made of plastic and are preferably produced by 3D printing, layer deposition or sintering. According to other embodiments, they can be manufactured by molding or other process subsequently.
  • the spacing modules 28 are connection parts making it possible to create a known spacing (hence a positioning) between the different modules 14, 16, 21, 23, 25 of the platform 10.
  • Each spacing module 28 within the pilot console 26 has its own shape, which may be unique or similar to that of another spacing module 28 of the pilot console 26.
  • Each calibration module 14 or drive 16 or optional 21, 23, 25 or spacing module 28 comprises for this purpose, a base 30 having a specific shape (see Figure 7).
  • the shapes of the different bases 30 of the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 are complementary to each other, so as to obtain a stable and suitable nesting of the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 between them.
  • the known appearance of the bases 30 of the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 makes it easy to determine the relative position of the modules 14, 16, 21, 23, 25 28 in space.
  • a spacing module 28 makes it possible to position different modules 16, 21, 23, 25 of the control console 26 at different heights. More precisely, the at least one spacing module 28 is configured to arrange two modules 16, 21, 23, 25 on separate horizontal planes.
  • control console 26 extending along three dimensions in space.
  • the calibration 14, drive 16 and optional modules 21, 23, 25 are connected to each other by means of the spacing modules 28 in order to increase the stability of the control console 26 and the platform 10 in whole when assembled.
  • each base 30 of each module 14, 16, 21, 23, 25, 28 comprises at least one magnet 32 intended to cooperate with a corresponding magnet 32 of a base 30 of a module 14, 16, 21, 23 , 25 28 complementary, thus forming a magnetic connection point.
  • the magnets 32 are grouped in threes at each magnetic connection point.
  • the polarity of the magnets 32 is chosen so that the spacer modules 28 and the other modules (calibration modules 14, drive modules 16 and optional modules 21, 23, 25) attract each other.
  • the presence of a magnetic interlocking system makes it possible to stabilize the interlocking between the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 and to limit untimely disengagement in the event of user clumsiness or involuntary shaking.
  • the physical connection can, in addition, include an electronic connector 34 allowing electronic communication between the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 and the control system 20 (see Figures 1, 2, 7 and 8A and 12, 13, 14B).
  • each spacing module 28 can accommodate at the level of each magnetic connection point, in addition, an electronic connector 34 intended to cooperate with an electronic connector of the base 30 of the calibration modules 14 and/or drive 16 and/or optional 21, 23, 25.
  • Electronic communication between the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 is therefore ensured that the calibration 14 and drive 16 modules and any optional modules 21, 23, 25 are connected together directly or by means of a module spacing 28.
  • Electronic communication is also ensured between the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 in the case where the control console 26 extends in 3D and all its modules 16, 21, 23 , 25 are not arranged on the same plane. This electronic communication allows, in particular, the passage of current.
  • Each electronic connector 34 can be connected to a cable to connect the electronic connector of the corresponding connected module.
  • These electronic connectors 34 can, for example, take the form of spring-mounted/retractable pin connectors.
  • each electronic connector 34 associated with a drive module 16 comprises for example, a voltage divider bridge generating a voltage specific to each drive module 16 ( and each possible optional module 21, 23, 25). This makes it possible to identify each drive module 16 and each possible optional module 21, 23, 25 by reading the voltage generated by the voltage divider bridge, in the case where this identification takes place electronically.
  • the electronic connector 34 is part of a more complex electronic circuit capable of engaging in digital communication (for example meeting the “U ART” standard). [0038] Numerous technologies making it possible to identify physical modules connected to each other using electronic means exist, but they are however not used in a virtual reality framework for surgical education.
  • this electronic connection allows the control system 20: the identification of the modules 14, 16, 21, 23, 25 by the control system 20, and/or the transmission of movement information from the haptic controller 18 (see below).
  • this electronic connection may include a USB cable which connects the haptic controller 18 to the control system 20.
  • This cable may be external to the drive module 16.
  • the identification of the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 by the control system 20 can be done in two ways: by so-called “electronic” means ("hardware + software”) or by so-called “software” (“software + directives”).
  • the so-called “electronic” route will be detailed below and some examples will be cited.
  • the identification of modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 by so-called “software” means is based on the preprogramming of software of the control system 20 and the direction of the user during assembly of the control console.
  • control 26 for example by means of an assembly manual which assigns a precise place to each module in the control console 26. This allows the assembly of the control console 26 by the user to place each module in a consistent position with software preprogramming.
  • the software includes all the connection and layout information of the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 between them, and thus makes it possible to map the control console 26 and to correctly decipher the information collected and send the correct information at a good place.
  • the electronic connection allows the control system 20 to identify the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 of the control console 26.
  • the control system 20 comprises a microcontroller itself electrically connected, through the connectors 34 and potentially the spacing modules 28, to the calibration modules 14 and drive 16 and possible optional modules 21, 23, 25.
  • the different calibration 14 and/or drive 16 and/or optional modules 21, 23, 25 integrate a system voltage divider.
  • the microcontroller then reads the voltage and is able to identify the module(s) 14, 16, 21, 23, 25 which respond(s) with this voltage.
  • the calibration 14 and/or drive 16 and/or optional 21, 23, 25 modules each include an electronic card 42 allowing digital communication with the microcontroller of the drive module 16. They identify themselves and are capable of exchanging information concerning a user action but also feedback to the user of the control system 20 (we can imagine for example a module which lights up in red if an error is made in handling).
  • each drive module 16 comprises a haptic controller 18.
  • Each haptic controller 18 includes a connection system 35 configured to mechanically connect, in a reversible manner, a surgical training tool 36.
  • control console 26 can include at least one storage module 25.
  • Each storage module 25 has a footprint 360 of one or several surgical training tools 36 in order to be able to store the corresponding surgical training tool(s) 36 there. Thus all of the surgical training tools 36 necessary for the user to complete the surgical simulation are stored nearby.
  • Each impression 360 may be provided with a connection system intended to interact with the corresponding surgical training tool 36 in order to allow the control system 20 to locate said surgical training tool 36 when it is stored.
  • the surgical training kit thus formed (see Figures 5 and 6), therefore comprises a modular surgical training platform 16 according to the present invention and at least one surgical training tool 36 configured to be connected to the haptic controller 18 of said platform 10.
  • the kit according to the present invention may include two types of surgical training tools: so-called “simple” tools and so-called “complex” tools.
  • Complex tools are complex electronic tools that incorporate a microcontroller capable of communicating directly with the control system 20.
  • These surgical training tools 36 are modified surgical tools or copies thereof.
  • the simulation enabled by the platform 10 according to the present invention thus matches all or part of the physical actions to which these objects are subjected with the behaviors of the virtual twins in the virtual environment 100 displayed by the display device 12 (see Figures 5 and 6).
  • the haptic controller 18 of each drive module 16 comprises a robot with a pivoting arm, the robot with a pivoting arm having a free end intended to cooperate with the system connection 35.
  • connection system 35 of the haptic controller 18 is universal, in the sense that it makes it possible to connect at least two different surgical training tools 36 (see Figure 2).
  • the connection system 35 comprises at least one locking connector 35a of the key-lock type configured to be fixed to the haptic controller 18 and to any surgical training tool 36 so as to ensure their removable connection (see figures 3, 9A and 9B).
  • the connectors 35a, 35b also allow transmission of rotation along the axis of the end of the haptic controller 18 towards the drive module 16.
  • connection system 35 comprises two key-lock type locking connectors 35a, 35b: a first connector 35a fixed to the haptic controller 18 and configured to cooperate removably with a second corresponding connector 35b fixed to the surgical training tool 36.
  • the two connectors 35a, 35b can both be fixed reversibly, either to the haptic controller 18 or to the surgical training tool 36.
  • the two connectors 35a, 35b are obtained by 3D printing or by layer deposition , or by sintering
  • Figure 9 A represents the first connector 35a (here the lock) of the haptic controller 18
  • Figure 9B represents the second connector 35b (here the key) intended to cooperate with the surgical training tool 36.
  • Fixing the first connector 35a on the haptic controller 18 can be done in several ways. In the case of illustration 9A, a jack interface already present originally on the haptic controller 18 was used to fix it. In other embodiments, one could consider sticking the first connector 35a or adapting to another haptic controller 18 by creating a form of interface specific to the latter.
  • the second connector 35b is preferably fixed by gluing to the surgical training tool 36. This mainly involves bonding at the distal stem of the surgical driving tool 36.
  • the 3D model of the second connector 35b is adapted by providing, on the face not visible in FIG. 9B, a drilling corresponding to the end of the distal rod 360 of the surgical driving tool 36. Then the distal rod is glued into the second connector 35b by means, for example, of epoxy.
  • This manufacturing process is not the only one that is implemented.
  • the connection 35 of the lock key type, ensures a collinearity constraint along the axis 36 and the haptic controller 18) are therefore completely constrained in all directions.
  • connection system 35 can comprise, on each side of the “key-lock” system at least one magnet 38 (see figure 9A, 9B).
  • the magnets 38 used are cubic magnets having a magnetization force of 1.1 kg. This value allows both solidity of the attachment but also easy disconnection of the surgical training tool 36, with the desired aim of creating a “plug and play” interface.
  • the magnets 38 provide a contact constraint between the two connectors 35a, 35b. As mentioned above, the two connectors 35a, 35b are completely constrained in all directions, except the direction collinear with F axis of the end of the haptic controller 18.
  • the magnetization therefore makes it possible to constrain/maintain the connection also in this direction .
  • the breaking force of this constraint (and therefore breaking the “key-lock” connection) is weaker along the X axis because the force of the magnets 38 is not very great.
  • the result obtained is therefore that the two connectors 35a, 35b separate by pulling on the surgical driving tool 36 with greater force than is necessary to cause the movement of the haptic controller 18.
  • the presence of magnets 38 facilitates the connection and disconnection between the surgical training tool and the haptic controller 18.
  • the magnets 38 allow a simple connection/disconnection gesture (“plug and play” type) without screws or slides: the user approaches the surgical training tool 36 of the haptic controller 18 and the latter connects alone by the action of the magnets 38.
  • connection system 35 of the key-lock type according to the present invention thus has three distinct and complementary functionalities: it allows easy and “plug and play” attachment of the surgical training tool 36 using of magnets 38, it makes it possible to transmit the rotational movement along a central axis to the haptic controller 18, it makes it possible, in certain cases, to electrically connect a surgical drive tool 36 drive module 16.
  • connection system 35 thus has an electronic component.
  • Each of the connectors 35a, 35b thus comprises a slot, a groove or a hollow 37 intended for the insertion of an electrical connector (not shown in Figures 9A, 9B).
  • this electrical connector is a JST electrical connector but other types of electrical connectors can be used.
  • the male part of the electrical connector is inserted into the slot 37 of the first connector 35a fixed to the end of the haptic controller arm 18.
  • the female part of the electrical connector is inserted into the slot 37 of the second connector 35b of the surgical training tool 36. Then, as visible in Figures 2 and 3, a cable 39 connects the pins of the electrical connector to the control system 20.
  • connection system 35 Another advantage of the connection system 35 according to the present invention is the simplicity with which it is possible to change the surgical training tool 36 to the haptic controller 18. It is necessary that this change be simple and rapid so as not to burden the learning of complex manipulations. It is therefore necessary to provide a “plug and play” device, as the present invention does.
  • Each haptic controller 18 is, moreover, configured to measure each movement in the space of the surgical training tool 36 once it is connected to the haptic controller 18.
  • Each haptic controller 18 is thus provided with at least one translation or external rotation sensor 19 fixed on the different movable elements of the haptic controller 18 (see Figure 1), so as to capture the position and three-dimensional orientation of any object connected to the haptic controller 18 of the module training 16.
  • Two categories of movement can be distinguished: those that F could be described as external, common to all surgical training tools 36, and which correspond to the position and three-dimensional orientation of the surgical tool training in space, and those that could be described as internal, specific to certain so-called complex surgical training tools 36, presenting a resting state and at least one activation state, such as pressing a trigger or rotating a element and comprising an on-board electronic card.
  • the haptic controller 18 makes it possible to measure the external movements (movements in space) of each connected surgical training tool 36.
  • connection system 35 can also play one or more roles other than the identification of the surgical training tool 36 connected to the haptic controller 18: it can allow the recovery of information on the movement of specific elements of the tool, such as the action of a trigger, for example. Furthermore, and/or it can enable the power supply of the internal electronics of the surgical training tool 36 connected to the haptic controller 18, it can enable electronic communication between the surgical training tool 36 and the module. training 16.
  • the platform 10 makes it possible to connect several drive modules 16 to each other, to the calibration module 14 and to the control system 20, the platform 10 thus makes it possible to determine the positioning in the space of several surgical training tools 36 connected to the different haptic controllers 18. If the control console 26 comprises several training modules 16, the platform 10 allows the determination of the positioning of several surgical training tools 36 simultaneously, as soon as these are connected to a haptic controller 18.
  • the control system 20 of the platform 10 further comprises a recognition system 40 of each surgical training tool 36.
  • the recognition system 40 of the surgical training tool 36 being configured to: read the voltage coming from a voltage divider bridge specific to each surgical training tool 36, communicate with the control system 20, so as to that the control system 20 recognizes each surgical training tool 36 connected to the haptic controller 18.
  • the platform 10 uses a wireless connection and/or an electrical connection to identify the connected surgical tool (see Figure 3).
  • the recognition system 40 comprises a microcontroller 42 preferably located in the base 30 of the training module 16, as visible in FIG. 7.
  • the microcontroller 42 is connected to the surgical training tool 36 by means of the connection system 35, by the cable 39.
  • the recognition system 40 in the case of a simple surgical training tool further comprises, at the level of the system of connection 35 between the tool 36 and the haptic controller 18, an electronic device such as a voltage divider bridge in order to allow recognition of the surgical training tool 36.
  • the recognition system 40 of the control system 20 recovers and analyzes the information from the microcontroller of the complex surgical training tool 36. In this case, wireless communication is sufficient for identification.
  • the control system 20 of the platform 10 is configured to: o identify the different modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 connected to each other either by so-called electronic means or by so-called software means (as detailed below -above), o receive and analyze the data linked to the movement(s) of each surgical training tool 36 connected to a haptic controller 18, o generate the virtual environment 100, o interface each mobile virtual surgical element 102 of the environment virtual 100 with a corresponding real element.
  • the control system 20 thus generates a virtual image of each surgical training tool 36 connected to the haptic controller 18.
  • the virtual environment 100 also includes decorative elements 106 that cannot be moved and/or cannot be manipulated. It can for example be an endoscopy screen 108 or a lamp which can be manipulated virtually by the users with, for example, a click on a button to turn them on. These decorative elements 106 do not have corresponding real elements.
  • the control system 20 is configured to transform/reproduce each movement in the space of each surgical training tool 36 connected to a haptic controller 18 of the control console 26 in a virtual movement corresponding to its virtual image 102 in the virtual environment 100.
  • the control system comprises: a measurement unit (or microcontroller 42) configured to: o identify the tools 36 and/or the modules 14 , 16, 21, 23, 25 connected, o collect the own movement data (or internal movements) of the connected surgical training tool 36, a central unit configured to: o generate the virtual environment 100, o receive and analyze the data linked to the movement(s) of each connected surgical training tool, o interface each virtual surgical tool 102 of the virtual environment 100 with a corresponding real element, and possibly o identify the connected modules 14, 16, 21, 23, 25.
  • the measurement unit (or microcontroller 42) is part of the drive module.
  • the control system 20 is further configured to generate a feedback signal allowing the haptic controller 18 to in turn generate a corresponding haptic signal, depending on what is happening in the virtual environment 100.
  • haptic signal is understood as a signal actively generated by the platform 10 according to the present invention. It is to be differentiated from the notion of “tactile feedback” which is a simple passive feedback, automatically generated by the human body in reaction to the manipulation of animate or inanimate objects.
  • control system 20 causes the haptic controller 18 to generate specific haptic feedback when virtual tool 102 corresponding to the surgical training tool 36 manipulated by the user comes into contact with another virtual tool 102 or another virtual element such as a decorative element 106, of the virtual environment 100.
  • This makes it possible to accentuate the immersive aspect of the simulation and to give an increased sense of reality; the interactions visible in the virtual environment 100 are also felt by the user.
  • certain technical elements of certain complementary tool modules 23 or certain anatomical modules 21 can also be configured to produce a haptic signal in response to certain stimuli or situations.
  • certain anatomical modules 21 and certain complementary tool modules 23 are configured to generate a haptic signal in response to a stimulation of the control system 20 or an action by the user.
  • the present invention also comprises a kit formed by the platform 10 according to the invention and a surgical training tool 36.
  • Some of these complex surgical training tools 36 include a rotating distal rod 360. These tools 36 thus have a wheel allowing the rotation of the distal rod 360 and therefore of their axis.
  • this distal rod 360 When this distal rod 360 is connected to the connection system 35, it is then impossible for the control system 20 to measure/determine both the position in space of the surgical driving tool 36 and the specific rotation of the distal rod 360: it is in fact necessary to transmit the general rotation of the surgical training tool 36 relative to the axis of the haptic controller 18 so that its virtual twin (virtual tool 102) can be oriented similarly in the virtual environment 100 without losing the specific rotation of the distal rod 360 induced by the operation of the surgical training tool 36.
  • virtual twin virtual tool 102
  • connection system 35 presents a particular embodiment with an arch part 45.
  • the arch part 45 as shown in Figure 10, allows the free rotation of an orientation wheel of rod on the surgical driving tool 36 without losing the information on the orientation of the tool 36 itself.
  • the arch piece 45 is fixed on the grippable body of the tool 36 on the one hand and on the distal rod 360 secured to the second connector 35b on the other hand.
  • the distal rod 360 is cut so that the part under the arch piece 45 can be freely rotated without affecting the rotation at the key lock mechanism of the connection system 35, at the end of the haptic controller 18.
  • the arch part 45 is preferably printed using a 3D printer by layer deposition, but any other plastic manufacturing process can be used, for example laser sintering.
  • the arch part 45 is preferably designed in two parts so that it can easily be dismantled, the two parts are assembled by means of screws.
  • each drive module 16 is thus a central element located at the convergence of the different elements of the platform 10 according to the present invention.
  • Each drive module 16 is organized, as already mentioned, around a base 30 which allows the different elements to be fixed: the microcontroller 42 and its connection cable 39 to a connection system 35 intended to connect the surgical training tool 36 to the control system 20, a haptic controller 18 comprising a robot for acquiring three-dimensional movement by polar cue , magnets 34, 38, and possibly one or more electrical connectors (for example retractable pin connectors as seen above).

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Abstract

La présente invention concerne une plateforme d'entraînement chirurgical comprenant un dispositif d'affichage pour afficher l'environnement virtuel, un module de calibration (14) connecté au dispositif d'affichage, un module d'entraînement (16) avec un contrôleur haptique (18), un système de contrôle configuré pour identifier les différents modules, analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil connecté au contrôleur haptique, générer l'environnement virtuel, interfacer chaque élément chirurgical virtuel avec un élément réel correspondant. L'ensemble des modules sont configurés pour être fixés les uns aux autres de manière réversible dans une configuration connue, chaque contrôleur haptique comporte un système de connexion configuré pour connecter mécaniquement, de manière réversible, un outil chirurgical d'entraînement, chaque contrôleur haptique étant, en outre, configuré pour mesurer chaque mouvement dans l'espace de l'outil chirurgical d'entraînement une fois celui-ci connecté au contrôleur haptique. Le système de contrôle comporte en outre un système de reconnaissance de l'outil.

Description

PLATEFORME D’ENTRAÎNEMENT
DOMAINE DE L’INVENTION
[0001] La présente invention concerne une plate-forme modulaire de formation chirurgicale. La présente invention se situe donc dans le domaine des outils, méthodes et matériels d’éducation et d’enseignement. Plus particulièrement, l’invention concerne un dispositif d’entrainement à un acte chirurgical, destiné à la formation des chirurgiens.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[0002] A ce jour, la plupart des formations chirurgicales sont réalisées en conditions réelles, sur des patients, par le biais d'un compagnonnage chirurgical. Cette méthode nécessite des ressources humaines importantes, présente des contraintes matérielles élevées et peut générer un stress important pour l'étudiant qui peut entraîner des difficultés de concentration et/ou de mémorisation.
[0003] Des alternatives existent, comme par exemple le Pelvitrainer EoSim SurgTrac® ou certaines sessions sur animaux. Cependant, ces formations/méthodes ne sont accessibles qu'à un petit nombre d'internes en chirurgie et présentent un certain nombre de limites évidentes : le Pelvitrainer est une simple boîte dans laquelle on insère des trocarts et une caméra avec la possibilité de pratiquer des sutures sur des matériaux inertes comme de la mousse. Le modèle animal présente des problèmes évidents en termes de qualité de formation car les similarités/corrélations anatomiques avec l'homme sont limitées. Le modèle animal pose également des problèmes éthiques.
[0004] Le but de la présente invention est donc de fournir un dispositif d'entraînement sûr, pratique, précis, réaliste, facile à utiliser et facilement disponible, permettant de donner à tout étudiant en chirurgie une chance de s'entraîner dans un environnement sûr sans aucun risque de se blesser, de blesser un patient ou un animal. RÉSUMÉ
[0005] Cette invention concerne donc une plateforme d’entraînement chirurgical modulaire configurée pour interfacer un environnement virtuel comprenant au moins un élément chirurgical virtuel, la plateforme d’entraînement comprenant un dispositif d’affichage de réalité virtuelle configuré pour afficher, à un utilisateur, l’environnement virtuel, un module de calibration connecté au dispositif d’affichage de réalité virtuelle, au moins un module d’entraînement, chaque module d’entraînement comportant un contrôleur haptique, un système de contrôle configuré pour identifier les différents modules connectés entre eux, générer l’environnement virtuel, interfacer chaque élément chirurgical virtuel mobile de l’environnement virtuel avec un élément réel correspondant. L’invention se caractérise en ce que l’ensemble des modules sont configurés pour être fixés les uns aux autres de manière réversible dans une configuration connue. La présente invention se caractérise également en ce que chaque contrôleur haptique comporte un système de connexion configuré pour connecter mécaniquement, de manière réversible, un outil chirurgical d’entraînement, chaque contrôleur haptique étant, en outre, configuré pour mesurer chaque mouvement dans l’espace de l’outil chirurgical d’entraînement une fois celui-ci connecté au contrôleur haptique. La présente invention se caractérise également en ce que le système de contrôle comporte en outre un système de reconnaissance de l’outil chirurgical d’entraînement configuré pour obtenir une information d’identification spécifique à l’outil chirurgical d’entraînement connecté, et communiquer l’information d’identification au système de contrôle, de manière à ce que le système de contrôle reconnaisse chaque outil chirurgical d’entraînement connecté au contrôleur haptique. L’invention se caractérise aussi en ce que le système de contrôle génère une image virtuelle de chaque outil chirurgical d’entraînement connecté au contrôleur haptique. L’invention se caractérise aussi en ce que le système de contrôle est configurée pour recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement connecté au contrôleur haptique, et reproduire chaque mouvement de l’outil chirurgical d’entraînement connecté au contrôleur haptique en un mouvement virtuel correspondant de son image virtuelle dans l’environnement virtuel. L’invention se caractérise finalement en ce que chaque mouvement virtuel est rendu visible à l’utilisateur par le dispositif d’affichage. [0006] Ainsi, la solution permet d'atteindre l'objectif précité. En particulier, la plateforme selon la présente invention étant modulaire, les différents modules composant la plateforme de contrôle haptique des éléments de chirurgie virtuelle peuvent être facilement interfacés entre eux. Cette modularité permet en outre d'adapter la plateforme aux différents exercices chirurgicaux proposés, en ajoutant et en retirant des éléments de celle-ci. Elle permet également d'adapter la plateforme aux préférences de l'utilisateur ; par exemple, si l'utilisateur est gaucher, le module de calibration peut être placé à droite pour ne pas gêner ses mouvements. La liberté de disposition des outils chirurgicaux correspond également davantage à la réalité de l'exercice opératoire. En effet, en conditions réelles, le praticien peut placer ses outils comme il le souhaite pour faciliter son travail.
[0007] La connexion physique permet l'identification des différents modules et/ou la transmission d'informations sur le mouvement des éléments haptiques.
[0008] L’information d’identification spécifique peut être une tension mesurée au niveau d’un pont diviseur de tension spécifique à l’outil chirurgical connecté. En variante, l’information d’identification spécifique peut être contenue dans un composant électronique telle qu’une puce électronique.
[0009] La plateforme selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises séparément les unes des autres ou combinées entre elles : le système de contrôle peut comporter : o une unité de mesure configurée pour :
■ identifier les outils chirurgicaux d’entraînement et/ou les modules connectés,
■ récolter les données de mouvement de l’outil chirurgical d’entraînement connecté, o une unité centrale configurée pour :
■ générer l’environnement virtuel,
■ recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement connecté, ■ interfacer chaque élément chirurgical virtuel mobile de l’environnement virtuel avec un outil chirurgical d’entrainement correspondant, l’unité de mesure peut faire partie du module d’entraînement, chaque module peut comprendre une base présentant une forme spécifique, les formes des différentes bases des différents modules étant complémentaires les unes des autres, de manière à obtenir un emboîtement stable et adapté des différents modules entre eux, le système de connexion du contrôleur haptique peut permettre de connecter au moins deux outils chirurgicaux d’entraînement différents, le système de connexion peut comprendre au moins un connecteur à verrouillage de type clé- serrure configuré pour être fixé au contrôleur haptique et à tout outil chirurgical d'entraînement de manière à assurer leur connexion amovible, le système de connexion peut comprendre un premier connecteur fixé au contrôleur haptique et configuré pour coopérer de manière amovible avec un second connecteur correspondant fixé à l'outil chirurgical d’entraînement, le contrôleur haptique du module d'entraînement peut comprendre un robot à bras pivotant, le robot à bras pivotant présentant une extrémité libre destinée à coopérer avec le système de connexion, le système de contrôle peut en outre être configuré pour générer un signal de retour permettant au contrôleur haptique de générer un retour haptique lorsqu’au moins deux éléments virtuels interagissent dans l'environnement virtuel.
[0010] La présente invention a également pour objet un kit d'entraînement chirurgical comprenant une plateforme modulaire d'entraînement chirurgical selon l'une quelconque des caractéristiques techniques listées ci-dessus et au moins un outil chirurgical d'entraînement configuré pour être connecté au contrôleur haptique de la plateforme. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0011] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui suit, de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'illustration, d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins annexés :
La figure 1 est une vue globale en perspective d'une plate-forme démontée selon la présente invention,
La figure 2 est une vue globale en perspective d’une plateforme démontée selon la présente invention, représentée avec deux outils chirurgicaux d’entraînement différents chacun pouvant être connecté à la plateforme,
La figure 3 est une vue similaire à la figure 2 sous un angle différent,
La figure 4A est une vue en perspective d’une plateforme d’entraînement montée selon l’invention, connectée à un outil chirurgical d’entraînement, comportant un seul module d’entraînement,
La figure 4B est une vue en perspective d’une plateforme d’entraînement montée selon l’invention, comportant deux modules d’entraînement, connectée à deux d’entraînement chirurgical,
La figure 5 est une vue en perspective d’un kit selon la présente invention, manipulé par un utilisateur selon un premier mode de réalisation,
La figure 6 est une vue en perspective d’un kit selon la présente invention, manipulé par un utilisateur selon un deuxième mode de réalisation,
La figure 7 est une vue explosée d’un module d’entraînement,
La figures 8A est une vue en perspective d’un élément de calibration associé au dispositif d’affichage selon l’invention,
- La figure 8B est une vue en perspective du module de calibration,
La figure 9A est une vue en perspective d’un connecteur de contrôleur haptique selon l’invention,
- La figure 9B est une vue en perspective d’un connecteur d’outil chirurgical d’entraînement selon l’invention,
La figure 10 est une vue en perspective d’un outil d’entrainement chirurgical, La figure 11 est une vue en perspective d’un exemple d’environnement virtuel selon l’invention,
La figure 12 est une vue en perspective d’un exemple de module anatomique selon l’invention,
La figure 13 est une vue en perspective d’un exemple de module de rangement selon l’invention,
Les figures 14A et 14B sont des vues en perspectives d’un exemple d’un module d’outillage complémentaire selon l’invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
[0012] Comme visible sur les figures 5 et 6, la présente invention concerne une plateforme d’entraînement chirurgical modulaire 10 configurée pour interfacer un environnement virtuel 100 comprenant au moins un élément chirurgical virtuel mobile 102 (voir figure 11). Cet environnement virtuel comprend également un patient virtuel 104 et différents éléments de décors 106. Ainsi, un utilisateur manipulant la plateforme modulaire 10 interagit avec l’environnement virtuel 100 dans lequel toutes sortes d’opérations chirurgicales sont possibles.
[0013] Comme notamment visible sur les figures 1 et 5, la plateforme modulaire 10 selon la présente invention comprend : un dispositif d’affichage de réalité virtuelle 12 configuré pour montrer/afficher, à l’utilisateur, l’environnement virtuel 100, un module de calibration 14 connecté au dispositif d’affichage virtuel 12, configuré pour aligner l’environnement virtuel 100 sur la réalité physique d’un utilisateur manipulant la plateforme 10 selon la présente invention, au moins un module d’entraînement 16, chaque module d’entraînement comportant un contrôleur haptique 18, un système de contrôle 20.
[0014] Dans certains modes de réalisation, la plateforme modulaire 10 peut en outre comprendre un ou plusieurs modules facultatifs 21, 23, 25 : au moins un module anatomique 21 (voir figure 12), au moins un module d’outillage complémentaire 23 (voir figures 14A et 14B), au moins un module de rangement 25 (voir figure 13).
[0015] Dans le cadre de la présente invention, le dispositif d’affichage 12 fait le lien entre les différents modules d’entraînement 16, les éventuels modules anatomiques 21, d’outillage complémentaire 23, de rangement 25 (modules facultatifs 21, 32, 25) et l’environnement virtuel 100. En effet, le(s) module(s) d’entraînement 16 et les éventuels modules facultatifs 21, 23, 25 est/sont le(s) seul(s) élément(s) manipulé(s) par l’utilisateur et le rendu de ces manipulations n’est visible que dans l’environnement virtuel 100.
[0016] De manière générale, dans la présente demande, la notion de module désigne un élément fonctionnel indépendant formant un objet clairement délimité et défini, dissociable des autres éléments fonctionnels indépendants qui eux aussi, forment chacun un objet clairement délimité et défini. Chaque module peut ainsi être considéré comme une entité autonome d’un point de vue fonctionnel, c’est-à-dire que chaque module assure une fonctionnalité spécifique et est conçu pour l’assurer directement lors de sa connexion avec le module d’entraînement 16 directement ou indirectement. Chaque module se suffit ainsi mécaniquement à lui-même pour effectuer la fonction pour laquelle il est conçu, même si chaque module nécessite d’être alimenté en courant pour être utilisable et que les modules ne fonctionnent qu’une fois connectés les uns aux autres. Chaque module 14, 16, 21, 23, 25 est composé de différentes pièces ou éléments, par exemple en plastique, assemblées entre elles, de manière à constituer cette unité autonome.
[0017] Dans certains modes de réalisation de la plateforme d’entraînement 10, on peut trouver deux, ou plus, modules d'entraînements 16 et chacun de ces modules d’entraînement 16 peut fonctionner sans l'autre. Ceci est également vrai pour les éventuels modules anatomiques 21, d’outillage complémentaire 23, de rangement 25.
[0018] Chaque module d’entraînement 16 est ainsi une entité autonome comportant plusieurs pièces ou éléments en plastique (ou fait d’autre matériel) assemblées entre elles. Ces pièces peuvent être imprimées en 3D. L’ensemble de ces pièces et éléments sera décrit au fur et à mesure de la présente description, en relation avec les différentes fonctionnalités et technicités de la console 10 selon la présente invention. [0019] Le module de calibration 14 sera détaillé plus bas dans la présente description.
[0020] L’au moins un module anatomique 21 est une entité autonome selon la définition ci-dessus représentant et/ou reconstituant en 3D tout ou partie d’une partie anatomique d’un patient. Chaque module anatomique 21 est conçu de manière à permettre un retour tactile et même, selon les modes de réalisation, un retour haptique, quand l’utilisateur interagit avec celui-ci. Chaque module anatomique 21 peut comprendre un ou plusieurs éléments fabriqués en silicone, par exemple. Chaque module anatomique 21 permet de donner l’illusion, à l’utilisateur, d’interagir avec une partie anatomique externe ou interne d’un patient. Par exemple, il peut être intéressant, dans le cas d’une simulation de chirurgie esthétique au niveau des lèvres d’un patient, que l’utilisateur puisse également interagir avec une reproduction du nez, dudit patient. Ceci permet à l’utilisateur de mieux se repérer sur la simulation de visage du patient opéré. Dans d’autres modes de réalisations, l’au moins un module anatomique 21 permet de matérialiser un organe proche de la zone à opérer.
[0021] Dans certains modes de réalisation, l’au moins un module anatomique 21 peut être positionné de manière à altérer, limiter et/ou gêner les mouvements de l’utilisateur lorsque celui-ci interagi avec le contrôleur haptique 18 d’un module d’entraînement 16. Cette gêne permet de renforcer le réalisme lors de l’utilisation de la console 10. L’au moins un module anatomique 21 peut, également, être positionné au-dessus d’un module d’entraînement 16 et simuler la peau d’un patient.
[0022] L’au moins un module d’outillage complémentaire 23 peut comprendre tout ou partie d’un outillage susceptible d’être présent dans un bloc opératoire ou tout ou partie d’un outil chirurgical nécessaire lors d’une intervention chirurgicale spécifique mais qui n’intervient pas directement sur le corps du patient de la simulation, comme par exemple : la molette de régulation d’un injecteur de gaz lors d’une vérification post intervention laparoscopique, ou la seringue servant à injecter un liquide par cathéter dans le corps d’un patient, etc. (voir figures 14A et 14B)
[0023] L’au moins un module de rangement 25 sera détaillé plus loin. [0024] Ainsi, chaque élément chirurgical virtuel mobile 102 et chaque mouvement virtuel de chacun de ces éléments chirurgicaux virtuels mobiles 102 présents dans l’environnement virtuel 100 est rendu visible à l’utilisateur par le dispositif d’affichage 12.
[0025] Plus particulièrement, le dispositif d’affichage 12 (visible en figures 5 et 6) peut être un élément fixe dans l’espace (tel un écran) ou un élément mobile dans l’espace, par exemple, configuré pour être porté par l’utilisateur pendant l’opération de chirurgie. Le dispositif d’affichage 12 peut comporter plusieurs afficheurs, permettant à plusieurs utilisateurs de visualiser l’environnement virtuel 100. Les différents afficheurs peuvent être mobiles ou fixes. Plus précisément, comme visible sur les figures 5 et 6, le système d’affichage 12 peut être un écran posé sur une surface à proximité ou à distance des différents modules 14, 16, 21, 23, 25. Dans un autre mode de réalisation, le dispositif d’affichage 12 peut être un casque de réalité virtuelle, ajustable à l'utilisateur et pouvant fournir un retour audio. Plus particulièrement, il peut s’agir d'un casque HP reverb® possédant deux écrans d'une résolution de 2160x2160 pixels. Chaque écran a une fréquence d'affichage de 90 Hz. Le dispositif d’affichage 12 est relié au système de contrôle 20 de préférence par un câble (par exemple un câble displayport ou hdmi).
[0026] De manière connue en soi, le dispositif d’affichage 12 est associé à un outil de calibration mobile 22 (voir figure 8B). L’outil de calibration mobile 22 peut prendre la forme d’une manette classique comme par exemple illustré en figure 8B mais il peut aussi prendre une forme différente.
[0027] Le module de calibration 14 est, comme tous les autres modules de cette invention, une pièce indépendante représentée en figure 8A. Comme visible sur la figure 8B, le module de calibration 14 comporte une empreinte 24 complémentaire de l’outil de calibration mobile 22. Ainsi, le module de calibration 14 permet de positionner l’outil de calibration mobile 22 associé au dispositif d’affichage 12 à une distance connue et fixe du module d’entraînement 16, en particulier du contrôleur haptique 18 de celui-ci (voir figure 4A). Le module de calibration 14 est de préférence en plastique. Il est préférentiellement imprimé en 3D. De même que pour les modules d’entraînement 16, le module de calibration 14 peut comporter des aimants, comme il sera expliqué en détail plus bas. Le module de calibration 14 peut également être muni d’un connecteur électrique permettant la connexion d’un circuit électronique d’identification du module de calibration 14 par le système de contrôle 20. On utilise pour cela le même dispositif comportant un pont diviseur de tension que celui utilisé pour le connecteur clé-serrure du contrôleur haptique 18, qui sera décrit un peu plus bas. L’identification des différents modules sera détaillée plus loin.
[0028] Le contrôleur haptique 18 permettant de connaître la position et l’orientation relative d’un objet qui y est rattaché (voir plus bas), on obtient alors la position et l’orientation de cet objet par rapport à l’outil de calibration mobile 22. Dans le cas où le dispositif d’affichage 12 est un dispositif mobile configuré pour être porté par l’utilisateur, le module de calibration 14 permet en outre de localiser l’utilisateur par rapport au module d’entraînement 16 et aux éventuels modules anatomiques 21, d’outillage complémentaire 23, de rangement 25. Par ailleurs, la position de l’outil de calibration mobile 22 par rapport au dispositif d’affichage 12 étant connue, on peut alors connaître la position et l’orientation de l’objet connecté au contrôleur haptique 18 par rapport à l’utilisateur qui porte le dispositif d’affichage 12 (voir figures 5 et 6).
[0029] De même, les différents modules d’entraînement 16 connectés entre eux ou au module de calibration 14 et les éventuels modules facultatifs 21, 23, 25 peuvent être positionnés et localisés par le dispositif d’affichage 12, étant donné qu’une fois les différents modules 14, 16, 21, 23, 25 connectés entre eux, ils sont tous à une distance fixe et connue du module de calibration 14 et donc de l’outil mobile de calibration 22 (voir figures 4A et4B). La possible identification des différents modules 16, 21, 23, 25 à travers un système électronique ou informatique (voir plus bas) peut permettre de connaître cette distance de manière « plug and play ». Ainsi, l’outil de calibration mobile 22 associé au dispositif d’affichage 12 sert de référence de calibration pour chaque module d’entraînement, donc de chaque contrôleur haptique 18 et donc de chacun des éléments physiques manipulés par l’utilisateur de la plateforme 10.
[0030] Dans la présente demande, la notion de « plug and play » décrit une action simple, n’impliquant qu’un nombre limité de gestes, de préférence un seul. Une connexion « plug and play » décrit ainsi une connexion qui se fait d’un seul geste. [0031] Un choc (mouvement brusque de l’utilisateur ou une erreur de manipulation, par exemple) peut entraîner un déplacement intempestif du ou des modules(s) d’entraînement 16 (ou éventuels modules facultatifs 21, 23, 25) et donc du module de calibration 14 qui y est connecté, par rapport au système d’affichage 12. Ceci peut mener à une rupture de calibration entre l’environnement virtuel 100 et la position de l’utilisateur. Ceci peut être évité par l’utilisation d’un système électronique comportant un accéléromètre permettant, d’une part, de détecter ce type de mouvements intempestifs et, d’autre part, d’adapter le positionnement numérique de l’environnement virtuel 100 à la nouvelle position du module de calibration 14 avec l’outil de calibration mobile 22.
[0032] Les différents modules d’entraînement 16 peuvent être connectés entre eux, de manière à former une console de pilotage 26 (voir figure 4B). La console de pilotage 26 comprend ainsi au moins un module d’entraînement 16 (voir figure 2). La console de pilotage 26 peut également comporter un ou plusieurs des modules facultatifs 21, 23, 25. Les différents modules 16, 21, 23, 25 de la console de pilotage 26 sont connectés, directement ou indirectement entre eux. Plus particulièrement, l’ensemble des modules 14, 16, 21, 23, 25 sont configurés pour être fixés les uns aux autres de manière réversible dans une configuration connue (voir figures 4A et 4B). Ceci permet la modularité de la plateforme 10 selon l’invention.
[0033] Le(s) module(s) d’entraînement 16 (et les éventuels modules facultatifs 21 ? 23, 25) formant la console de pilotage 26 peuvent être soit connectés directement les uns aux autres, soit connectés entre eux au moyen de modules d’espacement 28 (voir figures 4A et 4B). Les modules d’espacements 28 sont préférentiellement en plastique et sont préférentiellement réalisées par impression 3D, en dépôt de couche ou en frittage. Selon d’autres modes de réalisations, ils peuvent être fabriqué par moulage ou autre procédé ultérieurement. Les modules d’espacement 28 sont des pièces de connexion permettant de créer un espacement (donc un positionnement) connu entre les différents modules 14, 16, 21, 23, 25 de la plateforme 10. Chaque module d’espacement 28 au sein de la console de pilotage 26 présente une forme propre, qui peut être unique ou semblable à celle d’un autre module d’espacement 28 de la console de pilotage 26. [0034] Chaque module de calibration 14 ou d’entraînement 16 ou facultatif 21, 23, 25 ou d’espacement 28 comprend à cet effet, une base 30 présentant une forme spécifique (voir figure 7). Les formes des différentes bases 30 des différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 sont complémentaires les unes des autres, de manière à obtenir un emboîtement stable et adapté des différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 entre eux. L’aspect connu des bases 30 des différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 permet de déterminer facilement la position relative des modules 14, 16, 21, 23, 25 28 dans l’espace. Dans certains modes de réalisation, un module d’espacement 28 permet de positionner différents modules 16, 21, 23, 25 de la console de pilotage 26 à différentes hauteurs. Plus précisément, l’au moins un module d’espacement 28 est configuré pour disposer deux modules 16, 21, 23, 25 sur des plans horizontaux distincts. Ceci permet de créer une console de pilotage 26 s’étendant selon les trois dimensions dans l’espace. De préférence, les modules de calibration 14, d’entraînement 16 et facultatifs 21, 23, 25 sont connectés entre eux au moyen des modules d’espacement 28 afin d’augmenter la stabilité de la console de pilotage 26 et de la plateforme 10 dans son ensemble lorsque celle-ci est assemblée.
[0035] Selon le mode de réalisation représenté en figures 1, 2, 7 et 8 A, et celui présenté en figures 12, 13, 14B, la connexion physique des différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 entre eux se fait au moyen un système d’emboîtement magnétique permettant l’emboîtement facile de différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 entre eux. Plus précisément, chaque base 30 de chaque module 14, 16, 21, 23, 25, 28 comporte au moins un aimant 32 destiné à coopérer avec un aimant 32 correspondant d’une base 30 d’un module 14, 16, 21, 23, 25 28 complémentaire, formant ainsi un point de connexion magnétique. Préférentiellement, les aimants 32 sont regroupés par trois à chaque point de connexion magnétique. Dans le cas de figure où les modules 16, 21, 23, 25 de la console de pilotage 26 et le module de calibration 14 sont reliés entre eux par des modules d’espacement 28, la polarité des aimants 32 est choisie de sorte que les modules d’espacement 28 et les autres modules (modules de calibration 14, modules d’entraînement 16 et modules facultatifs 21, 23, 25) s’attirent. La présence d’un système d’emboîtement magnétique permet de stabiliser l’emboîtement entre les différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 et de limiter les désemboîtements intempestifs en cas de maladresse de l’utilisateur ou de secousse involontaire. [0036] La connexion physique peut, en outre, inclure un connecteur électronique 34 permettant la communication électronique entre les différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 et le système de contrôle 20 (voir figures 1, 2, 7 et 8A et 12, 13, 14B). Optionnellement, dans le cas où les modules de calibration 14 et les modules d’entraînement 16 et facultatifs 21, 23, 25 sont reliés entre eux au moyen de modules d’espacement 28, chaque module d’espacement 28 peut accueillir au niveau de chaque point de connexion magnétique, en sus, un connecteur électronique 34 destiné à coopérer avec un connecteur électronique de la base 30 des modules de calibrations 14 et/ou d’entraînement 16 et/ou facultatifs 21, 23, 25. La communication électronique entre les différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 est donc assurée, que les modules de calibration 14 et d’entraînement 16 et les éventuels modules facultatifs 21, 23, 25 soient reliés entre eux directement ou au moyen d’un module d’espacement 28. La communication électronique est également assurée entre les différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 dans le cas où la console de pilotage 26 s’étend en 3D et que tous ses modules 16, 21, 23, 25 ne sont pas disposés sur le même plan. Cette communication électronique permet, notamment, le passage de courant.
[0037] Chaque connecteur électronique 34 peut être connecté à un câble pour relier le connecteur électronique du module connecté correspondant. Ces connecteurs électroniques 34 peuvent, par exemple, prendre la forme de connecteurs à pins sur ressort/pin rétractables. Dans certains modes de réalisation, chaque connecteur électronique 34 associé à un module d’entraînement 16 (ou un module facultatif 21, 23, 25) comporte par exemple, un pont diviseur de tension générant une tension spécifique à chaque module d’entraînement 16 (et chaque éventuel module facultatif 21, 23, 25). Ceci permet d’identifier chaque module d’entraînement 16 et chaque éventuel module facultatif 21, 23, 25 par la lecture de la tension générée par le pont diviseur de tension, dans le cas où cette identification a lieu de manière électronique. Dans d’autres modes de réalisation, le connecteur électronique 34 fait partie d’un circuit électronique plus complexe capable d'engager une communication numérique (par exemple répondant à la norme « U ART »). [0038] De nombreuses technologies permettant d’identifier des modules physiques connectés entre eux à l’aide de moyens électroniques existent, mais elles ne sont toutefois pas utilisées dans un cadre de réalité virtuelle pour l’éducation à la chirurgie.
[0039] En résumé, cette connexion électronique permet au système de contrôle 20 : l’identification des modules 14, 16, 21, 23, 25 par le système de contrôle 20, et/ou la transmission des informations de déplacement du contrôleur haptique 18 (voir plus bas).
[0040] Selon les modes de réalisation, cette connexion électronique peut comprendre un câble USB qui relie le contrôleur haptique 18 au système de contrôle 20. Ce câble peut être externe au module d’entraînement 16.
[0041] L‘identification des différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 par le système de contrôle 20 peut se faire selon deux modalités : par voie dite « électronique » (« hardware + software ») ou par voie dite « logicielle » (« software + directives »). La voie dite « électronique » sera détaillée plus bas et quelques exemples seront cités. L’identification des modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 par voie dite « logicielle » se base sur la préprogrammation d’un logiciel du système de contrôle 20 et la direction de l’utilisateur lors du montage de la console de pilotage 26, par exemple au moyen d’un manuel de montage qui assigne une place précise à chaque module dans la console de pilotage 26. Ceci permet que le montage de la console de pilotage 26 par l’utilisateur place chaque module dans une position cohérente avec la préprogrammation du logiciel. Le logiciel comprend toutes les informations de connexion et de disposition des différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 entre eux, et permet ainsi de cartographier la console de pilotage 26 et de correctement déchiffrer les informations récoltées et envoyer les bonnes informations au bon endroit.
[0042] Dans les deux cas, la connexion électronique que ce soit en permettant simplement la connexion des différents modules et le passage de courant ou en permettant, en plus, le transfert d’information, permet au système de contrôle 20 d’identifier les différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 de la console de pilotage 26. [0043] Dans le cas d’une identification par voie dite « électronique », le système de contrôle 20 comporte un microcontrôleur lui-même connecté électriquement, à travers les connecteurs 34 et potentiellement les modules d'espacements 28, aux modules de calibration 14 et d’entraînement 16 et aux éventuels modules facultatifs 21, 23, 25. Dans un premier mode de réalisation/fonctionnement, les différents modules de calibration 14 et/ou d’entraînement 16 et/ou facultatifs 21, 23, 25 intègrent un système diviseur de tension. Le microcontrôleur lit alors la tension et est capable d’identifier le(s) module(s) 14, 16, 21, 23, 25 qui répond(ent) par cette tension. Dans un mode de réalisation/fonctionnement alternatif, les modules de calibration 14 et/ou d’entraînement 16 et/ou facultatifs 21, 23, 25 comportent chacun une carte électronique 42 permettant une communication numérique avec le microcontrôleur du module d’entraînement 16. Ils s'identifient et sont capables d'échanger des informations concernant une action de l'utilisateur mais aussi un retour vers l'utilisateur du système de contrôle 20 (on peut imaginer par exemple un module qui s'illumine en rouge si une erreur est faite dans la manipulation).
[0044] Comme mentionné ci-dessus et comme visible en figures 1, 2 et 3, chaque module d’entraînement 16 comporte un contrôleur hap tique 18.
[0045] Comme visible sur les figures 2 et 3. Chaque contrôleur haptique 18 comporte un système de connexion 35 configuré pour connecter mécaniquement, de manière réversible, un outil chirurgical d’entraînement 36.
[0046] Pour rendre le dispositif d’ apprentissage de chirurgie par réalité virtuelle proposé par la plateforme 10 selon la présente invention plus immersif et plus réaliste il est intéressant que l’utilisateur puisse manipuler des outils physiques pour contrôler la simulation qui s’affiche dans le système d’affichage 12. De manière bien connue en soi, plus ces outils physiques sont proches de l’outil chirurgical original, plus la simulation est immersive.
[0047] Il est courant, lors d’une intervention chirurgicale, de devoir utiliser différents outils chirurgicaux. Ainsi la console de pilotage 26 peut comprendre au moins un module de rangement 25. Chaque module de rangement 25 présente une empreinte 360 d’un ou plusieurs outils chirurgicaux d’entraînement 36 afin de pouvoir y ranger le ou les outils chirurgicaux d’entraînement 36 correspondants. Ainsi l’ensemble des outils chirurgicaux d’entraînement 36 nécessaires à l’utilisateur pour compléter la simulation chirurgicale sont rangés à proximité. Chaque empreinte 360 peut être munie d’un système de connexion destiné à interagir avec l’outil chirurgical d’entraînement 36 correspondant afin de permettre au système de contrôle 20 de localiser ledit outil chirurgical s ’entraînement 36 lorsque celui-ci est rangé.
[0048] C’est pourquoi la présente invention fonctionne, en kit, avec une série d’outils chirurgicaux d’entraînement 36 (voir figure 2). Le kit d'entraînement chirurgical ainsi formé (voir figures 5 et 6), comprend donc une plateforme modulaire 16 d'entraînement chirurgical selon la présente invention et au moins un outil chirurgical d'entraînement 36 configuré pour être connecté au contrôleur haptique 18 de ladite plateforme 10. Le kit selon la présente invention peut comporter deux types d’outils chirurgicaux d’entrainement : les outils dit « simples » et les outils dit « complexes ». Les outils complexes sont des outils électronisés complexes qui intègrent un microcontrôleur capable de communiquer directement avec le système de contrôle 20.
[0049] Ces outils chirurgicaux d’entraînement 36, simples ou complexes, sont des outils chirurgicaux modifiés ou des copies de ceux-ci. La simulation permise par la plateforme 10 selon la présente invention, fait ainsi correspondre tout ou partie des actions physiques auxquelles ces objets sont soumis avec des comportements des jumeaux virtuels dans l’environnement virtuel 100 affiché par le dispositif d’affichage 12 (voir figures 5 et 6).
[0050] Comme visible dans le mode de réalisation illustré en figures 2 et 3, le contrôleur haptique 18 de chaque module d'entraînement 16 comprend un robot à bras pivotant, le robot à bras pivotant présentant une extrémité libre destinée à coopérer avec le système de connexion 35.
[0051] Le système de connexion 35 du contrôleur haptique 18 est universel, dans le sens où il permet de connecter au moins deux outils chirurgicaux d’entraînement 36 différents (voir figure 2). [0052] Plus précisément le système de connexion 35 comprend au moins un connecteur à verrouillage 35a de type clé-serrure configuré pour être fixé au contrôleur haptique 18 et à tout outil chirurgical d’entraînement 36 de manière à assurer leur connexion amovible (voir figures 3, 9A et 9B). Les connecteurs 35a, 35b permettent aussi une transmission de la rotation selon l’axe de l’extrémité du contrôleur haptique 18 vers le module d’entraînement 16. Comme visible sur les figures 3, 4A et 4B le système de connexion 35 selon ce mode de réalisation, comprend deux connecteurs à verrouillage 35a, 35b de type clé-serrure : un premier connecteur 35a fixé au contrôleur haptique 18 et configuré pour coopérer de manière amovible avec un second connecteur 35b correspondant fixé à l'outil chirurgical d’entraînement 36. Les deux connecteurs 35a, 35b peuvent tous deux être fixés de manière réversible, soit au contrôleur haptique 18, soit à l’outil chirurgical d’entraînement 36. Les deux connecteurs 35a, 35b, sont obtenus par impression 3D, soit par dépôt de couche, soit par frittage Sur l'exemple des figures 9 A et 9B, la figure 9 A représente le premier connecteur 35a (ici la serrure) du contrôleur haptique 18 et la figure 9B représente le deuxième connecteur 35b (ici la clé) destiné à coopérer avec l’outil chirurgical d’entraînement 36. La fixation du premier connecteur 35a sur le contrôleur haptique 18 peut se faire de plusieurs manières. Dans le cas de l’illustration 9A, une interface jack déjà présente originellement sur le contrôleur haptique 18 a été utilisée pour le fixer. Dans d’autres modes de réalisations, on pourrait envisager de coller le premier connecteur 35a où de s’adapter à un autre contrôleur haptique 18 en créant une forme d’interface spécifique à ce dernier. La fixation du deuxième connecteur 35b à l’outil chirurgical d’entraînement 36 se fait préférentiellement par collage. Il s’agit principalement de collage au niveau de la tige distale de l’outil chirurgical d’entraînement 36. On adapte le modèle 3D du deuxième connecteur 35b en ménageant, sur la face non visible sur la figure 9B, un perçage correspondant à l’extrémité de la tige distale 360 de l’outil chirurgical d’entraînement 36. Puis la tige distale est collée dans le deuxième connecteur 35b au moyen, par exemple, d’époxy. Ce procédé de fabrication n’est pas le seul qui est mis en œuvre. Selon des modes de réalisations alternatifs, on pourrait aussi imaginer imprimer en 3D une reproduction d’un outil chirurgical d’entraînement 36 dont le modèle contiendrait le deuxième connecteur 35b. [0053] La connexion 35, de type clé serrure assure une contrainte de colinéarité selon l'axe X du connecteur 35a de l’extrémité libre du contrôleur haptique 18. Les deux connecteurs 35a, 35b (et donc l’outil chirurgical d’entraînement 36 et le contrôleur haptique 18) sont donc complètements contraints selon toutes les directions.
[0054] Afin de stabiliser la connexion réversible entre le contrôleur haptique 18 et l’outil chirurgical d’entraînement 36, le système de connexion 35 peut comporter, de chaque côté du système « clé-serrure » au moins un aimant 38 (voir figure 9A, 9B). De préférence, les aimants 38 utilisés, sont des aimants cubiques présentant une force d’aimantation de 1,1kg. Cette valeur permet à la fois une solidité de l’accrochage mais aussi une déconnexion facile de l’outil chirurgical d’entraînement 36, dans l’optique souhaité de créer une interface « plug and play ». En effet, les aimants 38 assurent une contrainte de contact entre les deux connecteurs 35a, 35b. Comme mentionné plus haut, Les deux connecteurs 35a, 35b sont complètements contraints selon toutes les directions, sauf la direction colinéaire à F axe de l’extrémité du contrôleur haptique 18. L’aimantation permet donc de contraindre/maintenir la connexion également dans cette direction. Toutefois, la force de rupture de cette contrainte (et donc de rupture de la connexion « clé- serrure ») est plus faible selon l'axe X car la force des aimants 38 n'est pas très grande. Le résultat obtenu est donc que les deux connecteurs 35a, 35b se séparent en tirant sur l'outil chirurgical d’entraînement 36 de manière plus forte que ce qu'il faut pour entrainer le mouvement du contrôleur haptique 18. Ainsi, il faut donc maintenir le contrôleur haptique 18 pour parvenir à déconnecter l’outil chirurgical d’entraînement 36. La présence d’aimants 38 facilite la connexion et la déconnexion entre l’outil chirurgical d’entraînement et le contrôleur haptique 18. En effet, les aimants 38 permettent un geste de connexion/déconnexion simple (de type « plug and play ») sans vis ou glissière : l’utilisateur approche l’outil chirurgical d’entraînement 36 du contrôleur haptique 18 et celui-ci se connecte seul par l'action des aimants 38.
[0055] Le système de connexion 35 de type clé-serrure selon la présente invention dispose ainsi de trois fonctionnalités distinctes et complémentaires : il permet un accrochage facile et « plug and play » de l’outil chirurgical d’entraînement 36 à l’aide d’aimants 38, il permet de transmettre le mouvement en rotation selon un axe central au contrôleur hap tique 18, il permet, dans certains cas, de connecter électriquement un outil chirurgical d’entraînement 36 module d’entraînement 16.
[0056] Le système de connexion 35 présente ainsi une composante électronique. Chacun des connecteurs 35a, 35b comporte ainsi une lumière, une gorge ou un creux 37 destiné à l’insertion d’un connecteur électrique (non représenté sur les figures 9A, 9B). Dans un mode de réalisation préférentiel ce connecteur électrique est un connecteur électrique JST mais d’autres types de connecteurs électriques peuvent être utilisés. De manière préférentielle, la partie mâle du connecteur électrique est insérée dans la lumière 37 du premier connecteur 35a fixé à l’extrémité du bras contrôleur haptique 18. Dans ce mode de réalisation, la partie femelle du connecteur électrique est insérée dans la lumière 37 du deuxième connecteur 35b de l’outil chirurgical d’entraînement 36. Ensuite, comme visible sur les figures 2 et 3, un câble 39 relie les pins du connecteur électrique au système de contrôle 20. Un autre avantage du système de connexion 35 selon la présente invention est la simplicité avec laquelle il est possible de changer l’outil chirurgical d’entraînement 36 au contrôleur haptique 18. Il est nécessaire que ce changement simple et rapide pour ne pas encombrer l’apprentissage de manipulations complexes. Il est donc nécessaire de proposer un dispositif « plug and play », comme le fait la présente invention.
[0057] Chaque contrôleur haptique 18 est, en outre, configuré pour mesurer chaque mouvement dans l’espace de l’outil chirurgical d’entraînement 36 une fois celui-ci connecté au contrôleur haptique 18. Chaque contrôleur haptique 18 est ainsi muni d’au moins un capteur de translation ou de rotation externe 19 fixé sur les différents éléments mobiles du contrôleur haptique 18 (voir figure 1), de manière à capter la position et l’orientation tri-dimensionnelle de tout objet connecté au contrôleur haptique 18 du module d’entraînement 16.
[0058] Deux catégories de mise en mouvement sont distinguables : ceux que F on pourrait qualifier d’ externes, communs à tous les outils chirurgicaux d’entraînement 36, et qui correspondent à la position et à l’orientation tridimensionnelle de l’outil chirurgical d’entraînement dans l’espace, et ceux que l’on pourrait qualifier d’internes, spécifique à certains outils chirurgicaux d’entraînement 36 dits complexes, présentant un état en repos et au moins un état d’activation, tel que l’enfoncement une gâchette ou la rotation d’un élément et comportant une carte électronique embarquée.
[0059] Ces catégories correspondent aux deux types d’outils chirurgicaux d’entraînement compris dans le kit d’entraînement chirurgical selon la présente invention.
[0060] Le contrôleur haptique 18 selon la présente invention permet de mesurer les mouvements externes (mouvements dans l’espace) de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté.
[0061] Dans le cas des outils chirurgicaux d’entraînement 36 complexes, le système de connexion 35 peut également jouer un ou plusieurs autres rôles que l’identification de l’outil chirurgical d’entraînement 36 connecté a contrôleur haptique 18 : il peut permettre la récupération des informations sur le déplacement d’éléments propres de l’outil, comme l’action d’une gâchette, par exemple. Par ailleurs, et/ou il peut permettre l’alimentation de l’électronique interne de l’outil chirurgical d’entrainement 36 connecté au contrôleur haptique 18, il peut permettre une communication électronique entre l’outil chirurgical d’entraînement 36 et le module d’entraînement 16.
[0062] Comme la modularité de la plateforme 10 selon l’invention permet de connecter plusieurs modules d’entraînement 16 entre eux, au module de calibration 14 et au système de contrôle 20, la plateforme 10 permet ainsi de déterminer le positionnement dans l’espace de plusieurs outils chirurgicaux d’entraînement 36 connectés aux différents contrôleurs haptiques 18. Si la console de pilotage 26 comporte plusieurs modules d’entraînement 16, la plateforme 10 permet la détermination du positionnement de plusieurs outils chirurgicaux d’entraînement 36 simultanément, dès que ceux-ci sont connectés à un contrôleur haptique 18.
[0063] Le système de contrôle 20 de la plateforme 10 selon l’invention comporte en outre un système de reconnaissance 40 de chaque outil chirurgical d’entraînement 36. Le système de reconnaissance 40 de l’outil chirurgical d’entraînement 36 étant configuré pour : lire la tension issue d’un pont diviseur de tension spécifique à chaque outil chirurgical d’entraînement 36, communiquer avec le système de contrôle 20, de manière à ce que le système de contrôle 20 reconnaisse chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté au contrôleur hap tique 18.
[0064] Il est en effet nécessaire d’identifier l’outil chirurgical d’entraînement 36 qui est connecté au contrôleur haptique 18 pour permettre au système de contrôle 20 de générer élément chirurgical virtuel mobile 102 correspondant dans l’espace virtuel 100.
[0065] Selon l’outil chirurgical d’entraînement 36 considéré, la plateforme 10 utilise une connexion sans fil et/ou une connexion électrique pour identifier l’outil chirurgical connecté (voir figure 3).
[0066] Dans le cas d’un outil chirurgical d’entraînement 36 simple, le système de reconnaissance 40 comprend un microcontrôleur 42 préférentiellement localisé dans la base 30 du module d’entraînement 16, comme visible sur la figure 7. Le microcontrôleur 42 est relié à l’outil chirurgical d’entrainement 36 au moyen du système de connexion 35, par le câble 39. Le système de reconnaissance 40, dans le cas d’un outil chirurgical d’entraînement simple comprend en outre, au niveau du système de connexion 35 entre l’outil 36 et le contrôleur haptique 18, un dispositif électronique tel qu’un pont diviseur de tension afin de permettre la reconnaissance de l’outil chirurgical d’entraînement 36.
[0067] Dans le cas d’un outil chirurgical d’entraînement complexe, le système de reconnaissance 40 du système de contrôle 20 récupère et analyse les informations issues du microcontrôleur de l’outil chirurgical d’entraînement 36 complexe. Dans ce cas, la communication sans fil suffit à l'identification.
[0068] Le système de contrôle 20 de la plateforme 10 est configuré pour : o identifier les différents modules 14, 16, 21, 23, 25, 28 connectés entre eux soit par voie dite électronique, soit par voie dite logicielle (comme détaillées ci-dessus), o recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté à un contrôleur haptique 18, o générer l’environnement virtuel 100, o interfacer chaque élément chirurgical virtuel mobile 102 de l’environnement virtuel 100 avec un élément réel correspondant.
[0069] Le système de contrôle 20 génère ainsi une image virtuelle de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté à contrôleur haptique 18.
[0070] Comme déjà mentionné plus haut, l’environnement virtuel 100 comporte également des éléments de décors 106 non déplaçables et/ou non manipulables. Il peut par exemple s’agir d’un écran d'endoscopie 108 ou d’une lampe qui peuvent être manipulés en virtuel par l’utilisateurs avec, par exemple, un clic sur un bouton pour les allumer. Ces éléments de décors 106 n’ont pas d’éléments réels correspondants.
[0071] En se basant sur les informations reçues du système de reconnaissance 40 et des informations collectées au niveau du contrôleur haptique 18, le système de contrôle 20 est configuré pour transformer/reproduire chaque mouvement dans l’espace de chaque outil chirurgical d’entraînement 36 connecté à un contrôleur haptique 18 de la console de pilotage 26 en un mouvement virtuel correspondant de son image virtuelle 102 dans l’environnement virtuel 100.
[0072] Dans le cas particulier d’une connexion avec un outil chirurgical d’entraînement 36 simple, le système de contrôle comporte : une unité de mesure (ou microcontrôleur 42) configurée pour : o identifier les outils 36 et/ou les modules 14, 16, 21, 23, 25 connectés, o récolter les données de mouvements propres (ou mouvements internes) de l’outil chirurgical d’entraînement 36 connecté, une unité centrale configurée pour : o générer l’environnement virtuel 100, o recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement connecté, o interfacer chaque outil chirurgical virtuel 102 de l’environnement virtuel 100 avec un élément réel correspondant, et éventuellement o identifier les modules 14, 16, 21, 23, 25 connectés.
[0073] Dans ce cas particulier, comme illustré en figures 1 et 7, l’unité de mesure (ou microcontrôleur 42) fait partie du module d’entraînement.
[0074] Le système de contrôle 20 est en outre configurée pour générer un signal de retour permettant au contrôleur haptique 18 de générer à son tour un signal haptique correspondant, en fonction de ce qui se passe dans l’environnement virtuel 100.
[0075] Dans la présente demande, la notion de « signal haptique » est entendue comme un signal généré activement par la plateforme 10 selon la présente invention. Il est à différencier de la notion de « retour tactile » qui est un simple retour passif, généré automatiquement par le corps humain en réaction à la manipulation d’objets animés ou inanimés.
[0076] Ainsi, le système de contrôle 20 conduit le contrôleur haptique 18 à générer un retour haptique spécifique lorsque outil virtuel 102 correspondant à l'outil chirurgical d’entraînement 36 manipulé par l’utilisateur entre en contact avec un autre outil virtuel 102 ou un autre élément virtuel tel qu’un élément de décor 106, de l’environnement virtuel 100. Ceci permet d’accentuer l’aspect immersif de la simulation et de donner un sens de la réalité accru ; les interactions visibles dans l’environnement virtuel 100 sont également ressenties par l’utilisateur.
[0077] Dans certains modes de réalisations, certains éléments techniques de certains modules d’outillage complémentaire 23 ou de certains modules anatomiques 21 peuvent également être configurés pour produire un signal haptique en réponse à certains stimuli ou situations. Autrement dit, certains modules anatomique 21 et certains modules d’outillages complémentaires 23 sont configurés pour générer un signal haptique en réponse à une stimulation du système de contrôle 20 ou d’une action de l’utilisateur.
[0078] Comme déjà mentionné ci-dessus, la présente invention comprend également un kit formé par la plateforme 10 selon l’invention et un outil chirurgical d’entraînement 36. Certains de ces outils chirurgicaux d’entraînement complexes 36, comme par exemple celui représenté en figure 10, comportent une tige distale 360 rotative. Ces outils 36 disposent ainsi d’une molette permettant la rotation de la tige distale 360 et donc de leur axe. Lorsque cette tige distale 360 est connecté au système de connexion 35, il est alors impossible, pour le système de contrôle 20 de mesurer/déterminer à la fois la position dans l’espace de l’outil chirurgical d’entraînement 36 et la rotation spécifique de la tige distale 360 : il faut en effet transmettre la rotation générale de l’outil chirurgical d’entraînement 36 par rapport à l’axe du contrôleur haptique 18 pour que son jumeau virtuel (outil virtuel 102) puisse être orienté similairement dans l’environnement virtuel 100 sans perdre la rotation spécifique de la tige distale 360 induite par le fonctionnement de l’outil chirurgical d’entraînement 36.
[0079] Pour résoudre ce problème, le système de connexion 35 présente un mode de réalisation particulier avec une pièce d’arche 45. La pièce d’arche 45, comme représenté en figure 10 permet la libre rotation d’une roue d’orientation de tige sur l’outil chirurgical d’entraînement 36 sans pour autant perdre l’information de l’orientation de l’outil 36 lui- même. La pièce d’arche 45 est fixée sur le corps préhensible de l’outil 36 d’une part et sur la tige distale 360 solidaire du deuxième connecteur 35b d’autre part. La tige distale 360 est coupée de manière que la partie sous la pièce d’arche 45 puisse être librement soumise à rotation sans conséquence sur la rotation au niveau du mécanisme clé serrure du système de connexion 35, à l’extrémité du contrôleur haptique 18.
[0080] La pièce d’arche 45 est préférentiellement imprimée à l’aide d’une imprimantes 3D par dépôt de couche, mais tout autre procédé de fabrication plastique peut être utilisé comme par exemple le frittage laser. La pièce d’arche 45 est préférentiellement conçue en deux parties pour pouvoir facilement être démontable, les deux parties sont assemblées au moyen de vis.
[0081] On constate ainsi que la plateforme 10 selon l’invention se construit autour du/des module(s) d’entraînement 16. Chaque module d’entraînement 16 est ainsi un élément central se trouvant à la convergence des différents éléments de la plateforme 10 selon la présente invention. Chaque module d’entraînement 16 s’organise, comme déjà mentionné, autour d’une base 30 qui permet de fixer les différents éléments : le microcontrôleur 42 et son câble de connexion 39 vers un système de connexion 35 destiné à connecter l’outil chirurgical d’entrainement 36 au système de contrôle 20, un contrôleur haptique 18 comportant un robot d’acquisition de mouvement tri- dimensionnel par repaire polaire, des aimants 34, 38, et, éventuellement un ou plusieurs connecteurs électrique (par exemple des connecteurs à pins rétractables comme vu ci-dessus).
[0082] Ces différents éléments réunis permettent, une fois connectés au dispositif d’affichage de réalité virtuelle 12, au moyen du module de calibration 14, de relier, dans un cadre de simulation d’intervention chirurgicale, la manipulation d’objets de chirurgie physiques à leurs jumeau virtuels dans une simulation en réalité virtuelle. La plateforme 10 permet un positionnement de ces objets dans l’espace et une identification des mouvements auxquels l’objet physique est soumis, permettant à un utilisateur de se rapprocher au maximum des ressentis induits par une intervention chirurgicale sans le soumettre à un stress ou danger évitables.

Claims

REVENDICATIONS
1. Plateforme d’entraînement chirurgical modulaire (10) configurée pour interfacer un environnement virtuel (100) comprenant au moins un élément chirurgical virtuel mobile (102), la plateforme d’entraînement (10) comprenant : un dispositif d’affichage de réalité virtuelle (12) configuré pour afficher, à un utilisateur, l’environnement virtuel (100), un module de calibration (14) connecté au dispositif d’affichage de réalité virtuelle (12), au moins un module d’entraînement (16), chaque module d’entraînement (16) comportant un contrôleur haptique (18), un système de contrôle (20) configuré pour : o identifier les différents modules (14, 16) connectés entre eux, o générer l’environnement virtuel (100), o interfacer chaque élément chirurgical virtuel mobile (102) de l’environnement virtuel (100) avec un élément réel correspondant, caractérisée en ce que l’ensemble des modules (14, 16) sont configurés pour être fixés les uns aux autres de manière réversible dans une configuration connue, en ce que chaque contrôleur haptique (18) comporte un système de connexion (35) configuré pour connecter mécaniquement, de manière réversible, un outil chirurgical d’entraînement (36), chaque contrôleur haptique (18) étant, en outre, configuré pour mesurer chaque mouvement dans l’espace de l’outil chirurgical d’entraînement (36) une fois celui-ci connecté au contrôleur haptique (18), en ce que le système de contrôle (20) comporte en outre un système de reconnaissance (40) de chaque outil chirurgical d’entraînement (36) configuré pour obtenir une information d’identification spécifique à l’outil chirurgical d’entraînement (36) connecté, et communiquer l’information d’identification au système de contrôle (20), de manière à ce que le système de contrôle (20) reconnaisse chaque outil chirurgical d’entraînement (36) connecté au contrôleur haptique (18), en ce que le système de contrôle (20) génère une image virtuelle de chaque outil chirurgical d’entraînement (36) connecté au contrôleur haptique (18), Tl en ce que le système de contrôle (20) est configurée pour recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement (36) connecté au contrôleur haptique (18), et reproduire chaque mouvement de l’outil chirurgical d’entraînement (36) connecté au contrôleur haptique (18) en un mouvement virtuel correspondant de son image virtuelle dans l’environnement virtuel (100), en ce que chaque mouvement virtuel est rendu visible à l’utilisateur par le dispositif d’affichage (12).
2. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le système de contrôle (20) comporte : une unité de mesure (42) configurée pour : o identifier les outils chirurgicaux d’entraînement (36) et/ou les modules (14, 16) connectés, o récolter les données de mouvements de l’outil chirurgical d’entraînement (36) connecté, une unité centrale configurée pour : o générer l’environnement virtuel (100), o recevoir et analyser les données liées au(x) mouvement(s) de chaque outil chirurgical d’entraînement (36) connecté, o interfacer chaque élément chirurgical virtuel mobile (102) de l’environnement virtuel (100) avec un outil chirurgical d’entrainement (36) correspondant.
3. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon la revendication précédente, dans laquelle l’unité de mesure (42) fait partie du module d’entraînement (16).
4. Plateforme d'entraînement chirurgical (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de contrôle (20) est en outre configuré pour générer un signal de retour permettant au contrôleur haptique (18) de générer un signal haptique lorsqu’au moins deux éléments virtuels (102, 104, 106) interagissent dans l'environnement virtuel (100).
5. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend, en outre, au moins un module anatomique (21) configuré pour représenter ou reproduire tout ou partie d’une partie anatomique humaine.
6. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le module anatomique (21) est configuré pour générer un signal haptique en réponse à une stimulation du système de contrôle (20) ou d’une action de l’utilisateur.
7. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend, en outre, au moins un module d’outillage complémentaire (23) configuré pour représenter ou reproduire tout ou partie d’un outillage susceptible d’être présent dans un bloc opératoire ou tout ou partie d’un outil chirurgical nécessaire lors d’une intervention chirurgicale mais n’intervenant pas directement sur le corps d’un patient.
8. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le module d’outillage complémentaire (23) est configuré pour générer un signal haptique en réponse à une stimulation du système de contrôle (20) ou d’une action de l’utilisateur.
9. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend, en outre, un module de rangement (25) configuré pour permettre le rangement d’un ou plusieurs outils chirurgicaux d’entraînement (36).
10. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend, en outre, au moins un module d’espacement (28) configuré pour connecter deux modules (16, 21, 23, 25) entre eux de manière indirecte.
11. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que F au moins un module d’espacement (28) est configuré pour disposer deux modules (16, 21, 23, 25) sur des plans horizontaux distincts.
12. Plateforme d'entraînement chirurgical (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque module (14, 16, 21, 23, 25, 28) comprend une base (30) présentant une forme spécifique, les formes des différentes bases (30) des différents modules (14, 16, 21, 23, 25, 28) étant complémentaires les unes des autres, de manière à obtenir un emboîtement stable et adapté des différents modules (14, 16, 21, 23, 25, 28) entre eux.
13. Plateforme d’entraînement chirurgical (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de connexion (35) du contrôleur haptique (18) permet de connecter au moins deux outils chirurgicaux d’entraînement (36) différents.
14. Plateforme d'entraînement chirurgical (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le contrôleur haptique (18) du module d'entraînement (16) comprend un robot à bras pivotant, le robot à bras pivotant présentant une extrémité libre destinée à coopérer avec le système de connexion (35).
15. Kit d'entraînement chirurgical comprenant une plateforme modulaire d'entraînement chirurgical (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes et au moins un outil chirurgical d'entraînement (36) configuré pour être connecté au contrôleur haptique (18) de la plateforme (10).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3482710A1 (fr) * 2017-11-14 2019-05-15 Stryker Corporation Techniques de simulation de planification préopératoire spécifiques à un patient
US20190380792A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-19 Tornier, Inc. Virtual guidance for orthopedic surgical procedures
WO2020186194A1 (fr) * 2019-03-13 2020-09-17 Smith & Nephew Inc. Alignement d'outil chirurgical assisté par réalité augmentée

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8956165B2 (en) * 2008-01-25 2015-02-17 University Of Florida Research Foundation, Inc. Devices and methods for implementing endoscopic surgical procedures and instruments within a virtual environment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3482710A1 (fr) * 2017-11-14 2019-05-15 Stryker Corporation Techniques de simulation de planification préopératoire spécifiques à un patient
US20190380792A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-19 Tornier, Inc. Virtual guidance for orthopedic surgical procedures
WO2020186194A1 (fr) * 2019-03-13 2020-09-17 Smith & Nephew Inc. Alignement d'outil chirurgical assisté par réalité augmentée

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