WO2025087793A1 - Tool-changing system for robotic minimally invasive medical procedures - Google Patents
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- WO2025087793A1 WO2025087793A1 PCT/EP2024/079400 EP2024079400W WO2025087793A1 WO 2025087793 A1 WO2025087793 A1 WO 2025087793A1 EP 2024079400 W EP2024079400 W EP 2024079400W WO 2025087793 A1 WO2025087793 A1 WO 2025087793A1
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Definitions
- the present application belongs to the field of robotic devices for assisting a practitioner during a medical intervention. More particularly, the application relates to a tool changing system for a robotic arm of a medical robot.
- an operator can be assisted by a medical robot comprising a robotic arm at the end of which is coupled a tool (for example a guide for a medical instrument such as a needle, an electrode, a probe, a trocar, etc.).
- a tool for example a guide for a medical instrument such as a needle, an electrode, a probe, a trocar, etc.
- the tool can be coupled to the robotic arm via a tool changer allowing the tool to be changed during an intervention or between two interventions.
- Patent applications EP3939532A1, US20140066944A1, US20220409303A1 and CN114176737A give different examples of embodiments of a tool changer for a robotic arm of a medical robot.
- the tool changer allows for quick and easy tool changes.
- the tool changer must allow for reliable tool mounting on the robotic arm. This means that the tool mounting is repeatable every time, and that it is not possible to unintentionally disassemble the tool. Also, the tool changer must limit errors introduced into the calculation of tool positioning during the medical procedure.
- a sterile drape should generally be placed to isolate the robotic arm from the patient (the robotic arm is generally not sterilizable).
- the tool changer must then not compromise the sterility of the equipment used for the medical procedure.
- the positioning of the sterile drape should not cause any difficulty in mounting the tool on the robotic arm.
- Prior art tool changers do not provide an optimal guarantee of rapid, simple and reliable tool change with a sufficient level of sterility.
- the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art, in particular those set out above.
- the present invention provides a tool changing system for a robotic arm of a medical robot.
- the tool changing system comprises a fixed part intended to be permanently positioned at a distal end of the robotic arm and a removable part comprising a tool suitable for assisting a practitioner during a minimally invasive medical procedure.
- the removable part can be replaced to change the tool.
- the fixed part comprises:
- the removable part includes:
- connecting piece comprising a tubular wall adapted to receive the locking stud, the tubular wall comprising at least one radial opening, the connecting piece comprising at least one orifice intended to cooperate with said at least one positioning pin,
- an actuating ring comprising at least one slope on its internal surface
- At least one locking element housed at the level of said at least one radial opening between the internal surface of the actuating ring and the tubular wall of the connecting piece.
- the tool changing system is configured such that, when the fixed part and the removable part are assembled with each other so that said at least one positioning pin is housed in said at least one orifice, a rotational movement of the actuating ring relative to the locking stud allows a passage from an unlocked position to a locked position by a push of the locking element by said at least one slope of the ring actuating, along a radial axis, in said at least one recess of the locking stud.
- the tool changing system allows simple and rapid mounting of a tool on the robotic arm.
- the system is designed to allow the user to assemble or disassemble a tool on the robotic arm by a simple rotational movement of the actuating ring.
- the assembly is particularly reliable. Thanks to the irreversible geometry of the locking mechanism, the tool cannot be unintentionally detached from the robotic arm: only a rotational movement of the actuating ring around the locking pin allows the removable part to be detached.
- the invention may further comprise one or more of the following features, taken individually or in any technically possible combination.
- the fixed part and the removable part each comprise at least one visual marker indicating the locked position or the unlocked position when the fixed part and the removable part are assembled with each other and said visual markers are opposite each other.
- the tool and the actuating ring each comprise at least one optical marker.
- the removable part comprises at least one NFC tag
- the fixed part comprises at least one NFC reader configured to receive information transmitted by said at least one NFC tag of the removable part when the fixed part and the removable part are assembled with each other and the actuating ring is in the locked position.
- the tool comprises a device for guiding a medical instrument such as a needle, a probe, an electrode, a catheter, a screw, a drill or a trocar.
- a medical instrument such as a needle, a probe, an electrode, a catheter, a screw, a drill or a trocar.
- the tubular wall of the connecting piece of the removable part comprises at least one additional radial opening to promote sterilization of the removable part.
- the tool changing system further comprises a sterile drape intended to cover at least the robotic arm of the medical robot.
- the sterile drape comprises a circular opening whose periphery is formed by a ring intended to enclose a shoulder of the frame of the fixed part.
- the shoulder is configured to be covered by the actuating ring when the fixed part and the removable part are assembled with each other, the ring being then held between the shoulder and the actuating ring.
- the placement of the sterile drape at the tool change system does not add an additional interface that could cause difficulties in locking the system.
- the placement of the sterile drape is done radially relative to the main axis of the tool change system. In this way, no interface is added at the contact plane between the fixed part and the removable part. This last point ensures better repeatability of mounting a tool on the robotic arm.
- the sterile sheet comprises an NFC tag
- the fixed part comprises an NFC reader configured to receive information transmitted by the NFC tag of the sterile sheet when the ring of the sterile sheet encloses the shoulder of the frame of the fixed part.
- the present invention relates to a medical robot comprising a robotic arm and a tool changing system according to any of the preceding embodiments.
- the medical robot comprises a control unit for the robotic arm
- the fixed part of the tool changing system comprises a display screen connected to the control unit and taking the form of a flexible strip wrapped around the frame of the fixed part.
- control unit is configured to display on the display screen an indication relating to the control of the robotic arm.
- the tool and the actuating ring of the removable part of the tool changing system each comprise at least one optical marker, and the control unit is configured to:
- control unit is configured to check, depending on whether or not the information transmitted by the NFC tag of the sterile sheet is received, whether the sterile sheet is correctly positioned on the fixed part of the tool changing system.
- control unit is configured to check, based on the information transmitted by said at least one NFC tag of the removable part, whether the tool is suitable for a minimally invasive medical intervention. planned and stored by the control unit.
- calibration data previously determined for different removable parts are stored in the control unit or are accessible by the control unit.
- the information transmitted by the NFC tag of the removable part comprises an identifier of the removable part.
- the control unit is configured to select, from said identifier, calibration data to be used to control the robotic arm.
- Each removable part is measured and calibrated after assembly of the various parts. Thanks to this calibration, the system is free from positioning errors linked to the assembly of the parts of the removable part during its manufacture.
- FIG. 1 a schematic representation of an example of the realization of a medical robot
- FIG. 2 an exemplary embodiment of a tool changing system for the robotic arm of the medical robot shown in Figure 1,
- FIG. 3 an example of the realization of the fixed part of the tool change system shown in figure 2,
- FIG. 4 an example of the embodiment of the removable part of the tool changing system shown in figure 2,
- FIG. 5 another view of the embodiment of the removable part shown in Figure 4, highlighting the parts encircled by the actuating ring,
- FIG. 6 a representation, according to a sectional view, of the removable part assembled on the fixed part in an unlocked position,
- FIG. 7 a representation, according to a sectional view, of the removable part assembled on the fixed part in a locked position
- FIG. 8 a representation of the actuating ring in an unlocked position
- FIG. 9 a representation of the actuating ring in a locked position
- FIG. 10 an illustration of the placement of a sterile drape at the fixed part of the tool changing system to cover the robotic arm
- FIG. 11 a schematic representation of the placement of the sterile drape at the level of the fixed part of the tool change system
- FIG. 12 a representation of the connecting piece of the removable part intended to receive the locking pin of the fixed part
- FIG. 13 Another view of the connecting piece illustrated in Figure 12.
- Figure 1 schematically represents an exemplary embodiment of a medical robot 10.
- the medical robot 10 is used to assist a practitioner during a minimally invasive medical intervention on an anatomy of interest of a patient 20 positioned on an intervention table 21.
- This type of intervention generally requires the practitioner to insert one or more medical instruments 15 into the patient's body 20 from an entry point located at the patient's skin to a certain depth to reach a target point in or near a region of the anatomy of interest to be treated.
- the intervention may in particular aim to perform the ablation or biopsy of a tumor in an organ or in a bone, to treat a bone pathology (for example by vertebroplasty or cementoplasty), or to stimulate a particular anatomical area.
- the anatomy of interest may correspond to an organ or a bone, for example the liver, a lung, a kidney, the brain, a vertebra, the tibia, the femur, the hip, the knee, the bones of the pelvis, the pelvis, etc.
- the medical instrument 15 may be a needle, an electrode, a probe, a drill, a trocar, a screw, etc.
- the medical robot 10 comprises a base 11.
- the base 11 of the medical robot 10 is equipped with motorized wheels, which allows the medical robot 10 to move in different directions by translational and/or rotational movements.
- the medical robot 10 further comprises a robotic arm 13, one end of which is connected to the base 11. At the other end of the robotic arm 13 is fixed a tool changing system 50.
- the tool changing system 50 comprises a removable part comprising a tool adapted to assist the practitioner during the minimally invasive intervention. This tool is for example intended to guide the medical instrument 15 (for example a needle, a probe, a electrode, or a trocar).
- the medical robot 10 thus plays the role of a third hand for the practitioner.
- the medical robot 10 comprises a control unit 12 configured to control the movement of the robotic arm 13 (and therefore of the tool carried by the robotic arm 13).
- the control unit 12 comprises at least one processor 122 and at least one memory 121 (magnetic hard disk, electronic memory, optical disk, etc.) in which a computer program product is stored, in the form of a set of program code instructions to be executed to implement the control of the robotic arm 13.
- the robotic arm 13 comprises six rotoid joints 131 to 136 providing six degrees of freedom allowing the medical instrument 15 to be positioned and/or moved in any pose in the three-dimensional space (in the present application, the term “pose” must be understood as meaning “position and orientation”).
- a navigation system 30 may be used to provide the control unit 12 of the medical robot 10 with information relating to a current pose of the tool 80 and an insertion pose that the tool 80 must reach.
- the current pose and the insertion pose are for example initially defined in a reference frame of the navigation system 30 and then transformed into poses in a reference frame of the medical robot 10 by the control unit 12.
- the control unit 12 may then be configured to automatically move the robotic arm 13 so that it reaches the insertion pose.
- the insertion pose corresponds to a pose of the tool 80 at which it allows the medical instrument 15 to be guided along a planned trajectory and at the exact depth to reach the target point in the anatomy of interest.
- the navigation system 30 and the control unit 12 of the medical robot 10 can exchange data via communication means (wired or wireless).
- the navigation system 30 is an optical navigation system.
- the tool 80 comprises pads 82 intended to accommodate optical markers. All of the optical markers present on the tool 80 correspond to a robot reference 14.
- the use of at least three optical markers makes it possible to define a plane and therefore a direct orthonormal three-dimensional reference frame. This thus makes it possible to determine the pose of the reference frame formed from the optical markers which represent the tool 80.
- a patient reference 22 is placed on the patient 20 near the anatomy of interest.
- the patient reference 22 also comprises at least three optical markers, such that the pose of the patient reference 22 can be determined in the three spatial dimensions of the reference frame of the navigation system 30.
- the insertion position that the tool 80 must reach can in particular be defined from the position of the patient reference 22.
- the patient reference 22 also includes radiopaque markers which are visible on a medical image acquired by a medical imaging device (for example by computed tomography, magnetic resonance, ultrasound, tomography, positron emission, etc.).
- the planning comprises determining, on the pre-interventional image 40, the trajectory 41 to be followed by the medical instrument 15 (for example a needle) between an entry point 43 located at the skin of the patient 20 and a target point 44 located in or near a region to be treated (for example a tumor) in the anatomy of interest 45 (for example the liver) of the patient 20.
- the patient reference 22 (more precisely the radiopaque elements of the patient reference 22) is visible on the pre-interventional image 40.
- the pose of the patient reference 22 can therefore be defined in the medical image.
- the insertion pose of the tool 80 for following the trajectory 41 can then be defined relative to the pose of the patient reference 22.
- the medical robot 10 can determine the pose of the tool 80 (or more precisely the pose of the robot reference 14) and the pose of the patient reference 22. Thanks to the pre-interventional image 40, the medical robot 10 knows the insertion pose that the tool 80 must reach in relation to the pose of the patient reference 22. The control unit 12 can then be configured to automatically move the robotic arm 13 so that it reaches the insertion pose.
- Figure 2 illustrates an exemplary embodiment of a tool changing system 50 for the robotic arm 13 of the medical robot 10 described above with reference to Figure 1.
- the tool changing system 50 comprises a fixed part 60 intended to be positioned permanently (i.e. permanently) at the distal end of the robotic arm 13, and a removable part 70 comprising a tool 80 adapted for the envisaged medical intervention.
- the removable part 70 can be replaced to change the tool.
- FIG 3 represents an exemplary embodiment of the fixed part 60 of the tool changing system 50.
- the fixed part 60 comprises a chassis 61, preferably made of electrically insulating material, for example plastic, in order to allow electrical insulation with the tool 80 (or with the medical instrument 15 carried by the tool 80 if the tool is a guide).
- the fixed part 60 also comprises a locking stud 62 of generally cylindrical shape, the surface of which comprises at least one recess 63 (for example a groove, a furrow, a groove or a hollow).
- the recess or recesses are arranged circumferentially on the cylindrical surface of the locking stud 62.
- the recess 63 corresponds to a groove which occupies the entire circumference of the locking stud 62.
- the fixed part 60 also comprises at least one positioning pin 64. As will be seen later, this positioning pin 64 serves as a reference for correctly assembling the removable part 70 on the fixed part 60.
- the fixed part 60 comprises two positioning pins 64 on the chassis 61.
- the frame 61 serves as a support for the locking stud 62 and the positioning pin(s) 64.
- the removable part 70 comprises a connecting piece 74 comprising a tubular wall 75 adapted to receive the locking stud 62 (in other words, the locking stud 62 is intended to be housed in the space formed inside the tubular wall 75 of the connecting piece 74 when the removable part 70 is assembled on the fixed part 60).
- the connecting piece 74 comprises at least one orifice 77 intended to cooperate with a positioning pin 64 of the fixed part 60.
- the connecting piece 74 comprises two orifices 77 intended to receive the two positioning pins 64 of the fixed part 60.
- the tubular wall 75 also comprises one or more radial openings 76 arranged circumferentially around the tubular wall 75 of the connecting piece 74.
- the tool changing system 50 is configured so that, when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other so that the positioning pins 64 are housed in their respective orifices 77, a rotational movement of the actuating ring 71 relative to the locking stud 62 allows a passage from an unlocked position to a locked position by a push of each locking element 78 by a slope of the internal surface of the actuating ring 71, along a radial axis, in the recess 63 of the locking stud 62 (the internal surface 72 of the actuating ring 71 and the slope 73 of the internal surface 72 are visible in FIGS. 8 and 9 which will be described later).
- the recess 63 therefore has a shape suitable for accommodating the locking elements 78.
- the shape of the recess 63 allows the locking elements 78 to fit into the recess 63 when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled in the locked position.
- the fitting of each locking element 78 into the recess 63 makes it possible to maintain the tool changing system 50 in the locked position.
- each recess 63 is adapted to accommodate a locking element 78.
- Figures 6 to 9 illustrate the assembly of the removable part 70 with the fixed part 60, and the transition from the unlocked position to the locked position.
- FIG. 9 shows the actuating ring 71 and the locking elements 78 in the locked position. It can be seen from this figure that, in the locked position, each locking element 78 rests at the top of a slope 73 cut into the inner surface 72 of the actuating ring 71.
- the inclination of the slopes 73 is preferably very small (less than a few degrees of angle, for example less than 5° degrees) in order to ensure the irreversibility constraint of the system.
- An irreversible mechanism is a system that can be actuated only by a single component, called a driving member.
- the driving member is the actuating ring 71.
- Each ball (locking element 78) moves in contact with the slope 73 during a rotational movement of the actuating ring 71.
- These balls cannot under any circumstances open the mechanism by applying a force to the balls other than that caused by a rotational movement of the actuating ring 71. This phenomenon ensures that the tool changing system 50 cannot open during an intervention, without the activation of the actuating ring 71.
- the fixed part 60 of the tool changing system 50 comprises a display screen 66 connected to the control unit 12.
- the display screen 66 takes, for example, the form of a flexible strip wrapped around the frame 61 of the fixed part 60.
- the control unit 12 can then be configured to display on the display screen 66 an indication relating to the control of the robotic arm 13 (for example to indicate whether the robotic arm 13 is moving, whether the tool 80 has reached the insertion position, whether the tool 80 is approaching an obstacle or is in contact with an obstacle, and/or whether an urgent action must be carried out by the practitioner).
- the display screen 66 thus allows the practitioner to have feedback on the intervention in progress without having to look away from the operating field.
- the tool changing system 50 may include a distance sensor, such as a ultrasonic sensor or a retro-reflective photoelectric sensor.
- the tool changing system 50 may include a force sensor 68 (see Figure 3). When the tool 80 encounters an obstacle, the force sensor 68 detects a discontinuity in the perceived forces and moments.
- the fixed part 60 and the removable part 70 may each comprise at least one visual marker 65a, 65b indicating the locked position or the unlocked position when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other and said visual markers 65a, 65b are opposite each other.
- the assembly ring 71 of the removable part 70 comprises a visual marker 65b taking the form of an arrow and the fixed part 60 comprises a first visual marker 65a taking the form of an open padlock and a second visual marker taking the form of a closed padlock.
- the actuating ring 71 may include an optical reference formed by one or more optical markers similar to those of the tool 80.
- the navigation system 30 may then allow the control unit 12 of the medical robot 10 to determine the position of the actuating ring 71 relative to the position of the tool 80, and to deduce therefrom whether the tool changing system 50 is in the locked position or not.
- an indication of whether the tool changing system 50 is in the locked position or not may be displayed on the display screen 66.
- the removable part 70 comprises an NFC tag
- the fixed part 60 comprises an NFC reader configured to receive information transmitted by the NFC tag of the removable part 70 when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other and the actuating ring 71 is in the locked position.
- NFC corresponds to the English acronym for “Near Field Communication”, in French “communication near-field communication”. This is a short-range (in the order of centimeters) and high-frequency wireless communication technology.
- the control unit 12 can then be configured to check, based on the information transmitted by the NFC tag of the removable part 70, whether the tool changing system 50 is in the locked position or not.
- the NFC reader For the NFC reader to be able to receive information from the NFC tag, the reader and the tag must be facing each other (they must be sufficiently close to each other).
- the reader and the tag can be arranged such that when the NFC tag of the removable part 70 is facing the NFC reader of the fixed part 60, this means that the tool changing system 50 is in the locked position.
- the NFC reader receives information from the NFC tag, this means that the removable part 70 is correctly assembled to the fixed part 60 in the locked position.
- This offers another way to automatically detect whether the tool changing system 50 is in the locked position. Again, an indication of whether the tool changing system 50 is locked or not can be displayed on the display screen 66.
- NFC readers at the fixed part 60 and one NFC tag at the removable part 70.
- the readers and the NFC tag can be arranged such that when the NFC tag of the removable part 70 is opposite a first NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the unlocked position, and when the NFC tag of the removable part 70 is opposite a second NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the locked position.
- NFC tags at the removable part 70 and an NFC reader at the fixed part 60 can be used.
- the tags and the NFC reader can be arranged such that when a first NFC tag of the removable part 70 is opposite the NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the unlocked position, and when a second NFC tag of the removable part 70 is opposite the NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the locked position.
- the control unit 12 can also be configured to check, based on the information transmitted by the NFC tag of the removable part 70, whether the tool 80 is suitable for the minimally invasive medical intervention planned and stored by the control unit 12.
- the information transmitted by the NFC tag of the removable part 70 can in fact correspond to an identifier of the tool 80 carried by the removable part 70, and the control unit 12 can store data associating for each identifier tool one or more types of intervention that can be implemented with the corresponding tool.
- calibration data previously determined for different removable parts are stored in the control unit 12 (or are accessible by the control unit 12, for example via communication with a data server). If the information transmitted by the NFC tag of the removable part 70 comprises an identifier of the removable part 70, the control unit 12 can be configured to select, from said identifier, calibration data to be used to control the robotic arm 13.
- the various parts of the removable part 70 are assembled by the manufacturer and cannot be disassembled by the user.
- the calibration consists of the metrological measurement, using a three-dimensional measuring machine (CMM), of the functional geometries of the component formed by the removable part 70.
- CMM three-dimensional measuring machine
- the calibration consists of measuring:
- the position of each of the parts is transparent in the positioning of the assembly through the robotic arm 13. In other words, all the interfaces between the different elements of the component do not generate a positioning error, because the component (i.e. the set of parts forming the component) is measured after assembly.
- the positioning error of the medical instrument 15 is then limited to:
- the tool changing system 50 must not compromise the sterility of the equipment used for the medical intervention. It is advantageous to use a sterile sheet to cover the robotic arm 13 or even the entire medical robot 10.
- the removable part 70 is sterilized before each intervention.
- the tool changing system 50 may comprise a sterile sheet 90 which has a circular opening whose periphery is formed by a ring 91 intended to grip a shoulder 67 of the frame 61 of the fixed part 60.
- the ring 91 may be made of a rigid material in order to be forcefully positioned on the shoulder 67.
- the ring 91 may be made of an elastic material to facilitate its positioning on the shoulder 67.
- the shoulder 67 is configured to be covered by the actuating ring 71 when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other.
- the ring 91 is then held between the shoulder 67 and the actuating ring 71 (the ring 91 is sandwiched between the shoulder 67 and the actuating ring 71).
- the ring 91 may also include a positioning element (groove, pin, flat) intended to cooperate with the shoulder 67 to prevent the ring 91 from rotating around the shoulder 67 once the sterile drape is positioned.
- an operator does not have to touch a non-sterile part of the robotic arm 10 when assembling the removable part 70 or when removing the removable part 70 to install another in order to change the tool 80.
- the ring 91 is held between the shoulder 67 and the actuating ring 71, the risk of the sterile drape 90 moving from its attachment point during a movement of the robotic arm 13 is limited. In other words, once assembled, the sterile drape can no longer be moved or reveal a non-sterile part.
- the circular opening in the sterile drape 90 makes it possible to prevent the sterile drape from obstructing the assembly of the fixed part 60 with the removable part 70.
- the sterile drape 90 when positioning the sterile drape 90, no interface is added at the contact plane 85 between the fixed part 60 and the removable part 70 (in particular, the sterile drape 90 does not come into contact with the fixed part 60). house at the level of this contact plane 85). This makes it possible to guarantee better repeatability of assembly of the removable part 70 on the fixed part 60 of the tool change system 50.
- the control unit 12 can then be configured to check, depending on whether or not the information transmitted by the NFC tag of the sterile sheet 90 is received, whether the sterile sheet 90 is correctly positioned on the fixed part 60 of the tool changing system 50.
- the reader and the tag must be facing each other (they must be sufficiently close to each other).
- the reader and the tag can be arranged in such a way that when the NFC tag of the sterile drape 90 is facing the NFC reader of the fixed part 60, this means that the sterile drape 90 is correctly positioned on the fixed part 60 of the tool changing system 50.
- the tubular wall 75 of the connecting piece 74 of the removable part 70 may comprise one or more additional radial openings 79. These additional radial openings 79 are not associated with locking elements 78. The presence of the additional radial openings 79 has the objective of allowing the passage of a sterilizing product (fluid) into the space which separates the tubular wall 75 of the connecting piece 74 and the internal surface 72 of the actuating ring 71.
- the base of the connecting piece 74 is designed with particular geometric shapes 86 in order to limit the interface surface between this base and the actuating ring 71 when fixing the connecting piece 74 on the actuating ring 71. Again, this helps to promote sterilization of the removable part 70. This in fact optimizes access and flow of the sterilizing product on the actuating ring 71.
- the autoclave is a hot steam bath and it is important not, particularly during drying, for the steam to remain trapped in the mechanism. This can cause condensation of the fluid and form a pocket of liquid inside the system (a liquid that cannot escape quickly turns into stagnant water and is therefore unsuitable for medical use).
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Abstract
Description
Système de changement d’outil pour des interventions médicales mini-invasives robotisées Tool changing system for minimally invasive robotic medical interventions
Domaine de l’invention Field of invention
La présente demande appartient au domaine des dispositifs robotisés pour assister un praticien lors d’une intervention médicale. Plus particulièrement, la demande concerne un système de changement d’outil pour un bras robotisé d’un robot médical. The present application belongs to the field of robotic devices for assisting a practitioner during a medical intervention. More particularly, the application relates to a tool changing system for a robotic arm of a medical robot.
Etat de la technique State of the art
Afin d’effectuer une intervention médicale mini-invasive visant à atteindre une zone anatomique cible (par exemple pour réaliser la biopsie ou l’ablation d’une tumeur dans un organe, pour effectuer une vertébroplastie, une cimentoplastie ou encore pour stimuler une zone anatomique) dans une anatomie d’intérêt d’un patient (par exemple un poumon, un rein, le foie, le cerveau, le tibia, le genou, une vertèbre, etc.), un opérateur peut être assisté par un robot médical comportant un bras robotisé à l’extrémité duquel est couplé un outil (par exemple un guide pour un instrument médical tel qu’une aiguille, une électrode, une sonde, un trocart, etc.). In order to perform a minimally invasive medical intervention aimed at reaching a target anatomical area (for example to perform a biopsy or ablation of a tumor in an organ, to perform a vertebroplasty, a cementoplasty or to stimulate an anatomical area) in an anatomy of interest of a patient (for example a lung, a kidney, the liver, the brain, the tibia, the knee, a vertebra, etc.), an operator can be assisted by a medical robot comprising a robotic arm at the end of which is coupled a tool (for example a guide for a medical instrument such as a needle, an electrode, a probe, a trocar, etc.).
Avantageusement, l’outil peut être couplé au bras robotisé par l’intermédiaire d’un changeur d’outil permettant de changer d’outil au cours d’une intervention ou entre deux interventions. Les demandes de brevet EP3939532A1, US20140066944A1, US20220409303A1 et CN114176737A donnent différents exemples de réalisation d’un changeur d’outil pour un bras robotisé d’un robot médical. Advantageously, the tool can be coupled to the robotic arm via a tool changer allowing the tool to be changed during an intervention or between two interventions. Patent applications EP3939532A1, US20140066944A1, US20220409303A1 and CN114176737A give different examples of embodiments of a tool changer for a robotic arm of a medical robot.
Il est important que le changeur d’outil permette un changement simple et rapide de l’outil. En outre, le changeur d’outil doit permettre un montage fiable de l’outil sur le bras robotisé. On entend par là que le montage de l’outil est répétable à l’identique à chaque fois, et qu’il n’est pas possible de démonter l’outil de façon involontaire. Aussi, le changeur d’outil doit limiter les erreurs introduites dans le calcul du positionnement de l’outil lors de l’intervention médicale. It is important that the tool changer allows for quick and easy tool changes. In addition, the tool changer must allow for reliable tool mounting on the robotic arm. This means that the tool mounting is repeatable every time, and that it is not possible to unintentionally disassemble the tool. Also, the tool changer must limit errors introduced into the calculation of tool positioning during the medical procedure.
Il convient généralement de placer un drap stérile pour isoler le bras robotisé du patient (le bras robotisé n’est généralement pas stérilisable). Le changeur d’outil ne doit alors pas compromettre la stérilité du matériel utilisé pour l’intervention médicale. En outre, il convient que le positionnement du drap stérile n’entraîne pas de difficulté dans le montage de l’outil sur le bras robotisé. Les changeurs d’outil de l’art antérieur ne permettent pas de garantir de façon optimale un changement rapide, simple et fiable de l’outil avec un niveau suffisant de stérilité. A sterile drape should generally be placed to isolate the robotic arm from the patient (the robotic arm is generally not sterilizable). The tool changer must then not compromise the sterility of the equipment used for the medical procedure. In addition, the positioning of the sterile drape should not cause any difficulty in mounting the tool on the robotic arm. Prior art tool changers do not provide an optimal guarantee of rapid, simple and reliable tool change with a sufficient level of sterility.
Exposé de l’invention Description of the invention
La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant. The present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art, in particular those set out above.
A cet effet, et selon un premier aspect, il est proposé par la présente invention, un système de changement d’outil pour un bras robotisé d’un robot médical. Le système de changement d’outil comprend une partie fixe destinée à être positionnée de façon permanente au niveau d’une extrémité distale du bras robotisé et une partie amovible comportant un outil adapté pour assister un praticien lors d’une intervention médicale mini-invasive. La partie amovible peut être remplacée pour changer d’outil. La partie fixe comporte : For this purpose, and according to a first aspect, the present invention provides a tool changing system for a robotic arm of a medical robot. The tool changing system comprises a fixed part intended to be permanently positioned at a distal end of the robotic arm and a removable part comprising a tool suitable for assisting a practitioner during a minimally invasive medical procedure. The removable part can be replaced to change the tool. The fixed part comprises:
- un châssis, - a chassis,
- un plot de verrouillage de forme globalement cylindrique dont la surface comporte au moins un évidement, - a locking stud of generally cylindrical shape, the surface of which includes at least one recess,
- au moins une goupille de positionnement, - at least one positioning pin,
La partie amovible comporte : The removable part includes:
- une pièce de liaison comportant une paroi tubulaire adaptée pour recevoir le plot de verrouillage, la paroi tubulaire comportant au moins une ouverture radiale, la pièce de liaison comportant au moins un orifice destiné à coopérer avec ladite au moins une goupille de positionnement, - a connecting piece comprising a tubular wall adapted to receive the locking stud, the tubular wall comprising at least one radial opening, the connecting piece comprising at least one orifice intended to cooperate with said at least one positioning pin,
- une bague d’actionnement comprenant au moins une pente sur sa surface interne, - an actuating ring comprising at least one slope on its internal surface,
- au moins un élément de verrouillage logé au niveau de ladite au moins une ouverture radiale entre la surface interne de la bague d’actionnement et la paroi tubulaire de la pièce de liaison. - at least one locking element housed at the level of said at least one radial opening between the internal surface of the actuating ring and the tubular wall of the connecting piece.
Le système de changement d’outil est configuré de sorte que, lorsque la partie fixe et la partie amovible sont assemblées l’une avec l’autre de façon que ladite au moins une goupille de positionnement est logée dans ledit au moins un orifice, un mouvement de rotation de la bague d’actionnement par rapport au plot de verrouillage permet un passage d’une position déverrouillée à une position verrouillée par une poussée de l’élément de verrouillage par ladite au moins pente de la bague d’actionnement, selon un axe radial, dans ledit au moins un évidement du plot de verrouillage. The tool changing system is configured such that, when the fixed part and the removable part are assembled with each other so that said at least one positioning pin is housed in said at least one orifice, a rotational movement of the actuating ring relative to the locking stud allows a passage from an unlocked position to a locked position by a push of the locking element by said at least one slope of the ring actuating, along a radial axis, in said at least one recess of the locking stud.
Le système de changement d’outil selon l'invention permet un montage simple et rapide d'un outil sur le bras robotisé. Le système est conçu pour permettre à l’utilisateur d’assembler ou désassembler un outil sur le bras robotisé par un simple mouvement de rotation de la bague d’actionnement. The tool changing system according to the invention allows simple and rapid mounting of a tool on the robotic arm. The system is designed to allow the user to assemble or disassemble a tool on the robotic arm by a simple rotational movement of the actuating ring.
En outre, le montage est particulièrement fiable. En effet, grâce à la géométrie irréversible du mécanisme de verrouillage, l'outil ne peut être détaché du bras robotisé de façon involontaire : seul un mouvement de rotation de la bague d’actionnement autour du plot de verrouillage permet de détacher la partie amovible. Furthermore, the assembly is particularly reliable. Thanks to the irreversible geometry of the locking mechanism, the tool cannot be unintentionally detached from the robotic arm: only a rotational movement of the actuating ring around the locking pin allows the removable part to be detached.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. In particular embodiments, the invention may further comprise one or more of the following features, taken individually or in any technically possible combination.
Dans des modes particuliers de réalisation, la partie fixe et la partie amovible comportent chacun au moins un marqueur visuel indiquant la position verrouillée ou la position déverrouillée lorsque la partie fixe et la partie amovible sont assemblées l’une avec l’autre et que lesdits marqueurs visuels sont en regard l’un de l’autre. In particular embodiments, the fixed part and the removable part each comprise at least one visual marker indicating the locked position or the unlocked position when the fixed part and the removable part are assembled with each other and said visual markers are opposite each other.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’outil et la bague d’actionnement comportent chacun au moins un marqueur optique. In particular embodiments, the tool and the actuating ring each comprise at least one optical marker.
Dans des modes particuliers de réalisation, la partie amovible comporte au moins un tag NFC, et la partie fixe comporte au moins un lecteur NFC configuré pour recevoir une information transmise par ledit au moins un tag NFC de la partie amovible lorsque la partie fixe et la partie amovible sont assemblées l’une avec l’autre et que la bague d’actionnement est en position verrouillée. In particular embodiments, the removable part comprises at least one NFC tag, and the fixed part comprises at least one NFC reader configured to receive information transmitted by said at least one NFC tag of the removable part when the fixed part and the removable part are assembled with each other and the actuating ring is in the locked position.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’outil comporte un dispositif de guidage d’un instrument médical tel qu’une aiguille, une sonde, une électrode, un cathéter, une vis, un foret ou un trocart. In particular embodiments, the tool comprises a device for guiding a medical instrument such as a needle, a probe, an electrode, a catheter, a screw, a drill or a trocar.
Dans des modes particuliers de réalisation, la paroi tubulaire de la pièce de liaison de la partie amovible comporte au moins une ouverture radiale supplémentaire pour favoriser la stérilisation de la partie amovible. In particular embodiments, the tubular wall of the connecting piece of the removable part comprises at least one additional radial opening to promote sterilization of the removable part.
Dans des modes particuliers de réalisation, le système de changement d’outil comporte en outre un drap stérile destiné à couvrir au moins le bras robotisé du robot médical. Le drap stérile comporte une ouverture circulaire dont la périphérie est formée par un anneau destiné à enserrer un épaulement du châssis de la partie fixe. L’épaulement est configuré pour être recouvert par la bague d’actionnement lorsque la partie fixe et la partie amovible sont assemblées l’une avec l’autre, l’anneau étant alors maintenu entre l’épaulement et la bague d’actionnement. In particular embodiments, the tool changing system further comprises a sterile drape intended to cover at least the robotic arm of the medical robot. The sterile drape comprises a circular opening whose periphery is formed by a ring intended to enclose a shoulder of the frame of the fixed part. The shoulder is configured to be covered by the actuating ring when the fixed part and the removable part are assembled with each other, the ring being then held between the shoulder and the actuating ring.
Avantageusement, le placement du drap stérile au niveau du système de changement d'outil ne rajoute pas d’interface supplémentaire pouvant entrainer des difficultés pour verrouiller le système. En effet, le placement du drap stérile est fait de manière radiale par rapport à l'axe principal du système de changement d’outil. De cette façon, aucune interface n’est ajoutée au niveau du plan de contact entre la partie fixe et la partie amovible. Ce dernier point permet de garantir une meilleure répétabilité de montage d'un outil sur le bras robotisé. Advantageously, the placement of the sterile drape at the tool change system does not add an additional interface that could cause difficulties in locking the system. Indeed, the placement of the sterile drape is done radially relative to the main axis of the tool change system. In this way, no interface is added at the contact plane between the fixed part and the removable part. This last point ensures better repeatability of mounting a tool on the robotic arm.
Dans des modes particuliers de réalisation, le drap stérile comporte un tag NFC, la partie fixe comporte un lecteur N FC configuré pour recevoir une information transmise par le tag NFC du drap stérile lorsque l’anneau du drap stérile enserre l’épaulement du châssis de la partie fixe. In particular embodiments, the sterile sheet comprises an NFC tag, the fixed part comprises an NFC reader configured to receive information transmitted by the NFC tag of the sterile sheet when the ring of the sterile sheet encloses the shoulder of the frame of the fixed part.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un robot médical comportant un bras robotisé et un système de changement d’outil selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents. According to a second aspect, the present invention relates to a medical robot comprising a robotic arm and a tool changing system according to any of the preceding embodiments.
Dans des modes particuliers de réalisation, le robot médical comporte une unité de contrôle du bras robotisé, et la partie fixe du système de changement d’outil comporte un écran d’affichage connecté à l’unité de contrôle et prenant la forme d’un bandeau flexible enroulé autour du châssis de la partie fixe. In particular embodiments, the medical robot comprises a control unit for the robotic arm, and the fixed part of the tool changing system comprises a display screen connected to the control unit and taking the form of a flexible strip wrapped around the frame of the fixed part.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’unité de contrôle est configurée pour afficher sur l’écran d’affichage une indication relative au contrôle du bras robotisé. In particular embodiments, the control unit is configured to display on the display screen an indication relating to the control of the robotic arm.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’outil et la bague d’actionnement de la partie amovible du système de changement d’outil comportent chacun au moins un marqueur optique, et l’unité de contrôle est configurée pour : In particular embodiments, the tool and the actuating ring of the removable part of the tool changing system each comprise at least one optical marker, and the control unit is configured to:
- recevoir des informations d’un système de navigation optique relatives aux positions des marqueurs optiques de l’outil et de la bague d’actionnement,- receive information from an optical navigation system relating to the positions of the optical markers of the tool and the actuation ring,
- vérifier, en fonction des informations de position des marqueurs optiques, si la bague d’actionnement est en position verrouillée. - check, based on the position information from the optical markers, whether the actuating ring is in the locked position.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’unité de contrôle est configurée pour vérifier, en fonction de la réception ou non de l’information transmise par le tag NFC du drap stérile, si le drap stérile est correctement positionné sur la partie fixe du système de changement d’outil. In particular embodiments, the control unit is configured to check, depending on whether or not the information transmitted by the NFC tag of the sterile sheet is received, whether the sterile sheet is correctly positioned on the fixed part of the tool changing system.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’unité de contrôle est configurée pour vérifier, en fonction de l’information transmise par ledit au moins un tag NFC de la partie amovible, si l’outil est adapté pour une intervention médicale mini-invasive planifiée et mémorisée par l’unité de contrôle. In particular embodiments, the control unit is configured to check, based on the information transmitted by said at least one NFC tag of the removable part, whether the tool is suitable for a minimally invasive medical intervention. planned and stored by the control unit.
Dans des modes particuliers de réalisation, des données de calibration préalablement déterminées pour différentes parties amovibles sont mémorisées dans l’unité de contrôle ou sont accessibles par l’unité de contrôle. L’information transmise par le tag NFC de la partie amovible comporte un identifiant de la partie amovible. L’unité de contrôle est configurée pour sélectionner, à partir dudit identifiant, des données de calibration à utiliser pour contrôler le bras robotisé. In particular embodiments, calibration data previously determined for different removable parts are stored in the control unit or are accessible by the control unit. The information transmitted by the NFC tag of the removable part comprises an identifier of the removable part. The control unit is configured to select, from said identifier, calibration data to be used to control the robotic arm.
Chaque partie amovible est mesurée et calibrée après assemblage des différentes pièces. Grâce à cette calibration, le système est affranchi des erreurs de positionnement liées à l'assemblage des pièces de la partie amovible lors de sa fabrication. Each removable part is measured and calibrated after assembly of the various parts. Thanks to this calibration, the system is free from positioning errors linked to the assembly of the parts of the removable part during its manufacture.
Présentation des figures Presentation of figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures 1 à 13 qui représentent : The invention will be better understood by reading the following description, given as a non-limiting example, and made with reference to figures 1 to 13 which represent:
[Fig. 1] une représentation schématique d’un exemple de réalisation d’un robot médical, [Fig. 1] a schematic representation of an example of the realization of a medical robot,
[Fig. 2] un exemple de réalisation d’un système de changement d’outil pour le bras robotisé du robot médical représenté à la figure 1, [Fig. 2] an exemplary embodiment of a tool changing system for the robotic arm of the medical robot shown in Figure 1,
[Fig. 3] un exemple de réalisation de la partie fixe du système de changement d’outil représenté à la figure 2, [Fig. 3] an example of the realization of the fixed part of the tool change system shown in figure 2,
[Fig. 4] un exemple de réalisation de la partie amovible du système de changement d’outil représenté à la figure 2, [Fig. 4] an example of the embodiment of the removable part of the tool changing system shown in figure 2,
[Fig. 5] une autre vue de l’exemple de réalisation de la partie amovible représentée à la figure 4, mettant en évidence les pièces encerclées par la bague d’actionnement, [Fig. 6] une représentation, selon une vue en coupe, de la partie amovible assemblée sur la partie fixe dans une position déverrouillée, [Fig. 5] another view of the embodiment of the removable part shown in Figure 4, highlighting the parts encircled by the actuating ring, [Fig. 6] a representation, according to a sectional view, of the removable part assembled on the fixed part in an unlocked position,
[Fig. 7] une représentation, selon une vue en coupe, de la partie amovible assemblée sur la partie fixe dans une position verrouillée, [Fig. 7] a representation, according to a sectional view, of the removable part assembled on the fixed part in a locked position,
[Fig. 8] une représentation de la bague d’actionnement dans une position déverrouillée, [Fig. 8] a representation of the actuating ring in an unlocked position,
[Fig. 9] une représentation de la bague d’actionnement dans une position verrouillée, [Fig. 10] une illustration du placement d’un drap stérile au niveau de la partie fixe du système de changement d’outil pour recouvrir le bras robotisé, [Fig. 9] a representation of the actuating ring in a locked position, [Fig. 10] an illustration of the placement of a sterile drape at the fixed part of the tool changing system to cover the robotic arm,
[Fig. 11] une représentation schématique du placement du drap stérile au niveau de la partie fixe du système de changement d’outil, [Fig. 11] a schematic representation of the placement of the sterile drape at the level of the fixed part of the tool change system,
[Fig. 12] une représentation de la pièce de liaison de la partie amovible destinée à recevoir le plot de verrouillage de la partie fixe, [Fig. 12] a representation of the connecting piece of the removable part intended to receive the locking pin of the fixed part,
[Fig. 13] une autre vue de la pièce de liaison illustrée à la figure 12. [Fig. 13] Another view of the connecting piece illustrated in Figure 12.
Dans ces figures, des références identiques d’une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas nécessairement à une même échelle, sauf mention contraire. In these figures, identical references from one figure to another designate identical or similar elements. For reasons of clarity, the elements represented are not necessarily to the same scale, unless otherwise indicated.
Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention Detailed description of an embodiment of the invention
La figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation d’un robot médical 10. Le robot médical 10 est utilisé pour assister un praticien lors d’une intervention médicale mini-invasive sur une anatomie d’intérêt d’un patient 20 positionné sur une table d’intervention 21. Figure 1 schematically represents an exemplary embodiment of a medical robot 10. The medical robot 10 is used to assist a practitioner during a minimally invasive medical intervention on an anatomy of interest of a patient 20 positioned on an intervention table 21.
Ce genre d’intervention nécessite généralement l’insertion par le praticien d’un ou plusieurs instruments médicaux 15 dans le corps du patient 20 depuis un point d’entrée situé au niveau de la peau du patient jusqu’à une certaine profondeur pour atteindre un point cible dans ou à proximité d’une région à traiter de l’anatomie d’intérêt. This type of intervention generally requires the practitioner to insert one or more medical instruments 15 into the patient's body 20 from an entry point located at the patient's skin to a certain depth to reach a target point in or near a region of the anatomy of interest to be treated.
L’intervention peut notamment viser à réaliser l’ablation ou la biopsie d’une tumeur dans un organe ou dans un os, à traiter une pathologie osseuse (par exemple par vertébroplastie ou cimentoplastie), ou encore à stimuler une zone anatomique particulière. L’anatomie d’intérêt peut correspondre à un organe ou à un os, par exemple le foie, un poumon, un rein, le cerveau, une vertèbre, le tibia, le fémur, la hanche, le genou, les os du pelvis, le bassin, etc. L’instrument médical 15 peut être une aiguille, une électrode, une sonde, un foret, un trocart, une vis, etc. The intervention may in particular aim to perform the ablation or biopsy of a tumor in an organ or in a bone, to treat a bone pathology (for example by vertebroplasty or cementoplasty), or to stimulate a particular anatomical area. The anatomy of interest may correspond to an organ or a bone, for example the liver, a lung, a kidney, the brain, a vertebra, the tibia, the femur, the hip, the knee, the bones of the pelvis, the pelvis, etc. The medical instrument 15 may be a needle, an electrode, a probe, a drill, a trocar, a screw, etc.
Dans l’exemple considéré et illustré à la figure 1, le robot médical 10 comporte une base 11. La base 11 du robot médical 10 est équipée de roues motorisées, ce qui permet au robot médical 10 de se déplacer selon différentes directions par des mouvements de translation et/ou de rotation. In the example considered and illustrated in Figure 1, the medical robot 10 comprises a base 11. The base 11 of the medical robot 10 is equipped with motorized wheels, which allows the medical robot 10 to move in different directions by translational and/or rotational movements.
Le robot médical 10 comporte en outre un bras robotisé 13 dont une extrémité est reliée à la base 11. A l’autre extrémité du bras robotisé 13 est fixé un système de changement d’outil 50. Comme cela sera détaillé par la suite, le système de changement d’outil 50 comporte une partie amovible comportant un outil adapté pour assister le praticien lors de l’intervention mini-invasive. Cet outil est par exemple destiné à guider l’instrument médical 15 (par exemple une aiguille, une sonde, une électrode, ou un trocart). Le robot médical 10 joue ainsi le rôle d’une troisième main pour le praticien. The medical robot 10 further comprises a robotic arm 13, one end of which is connected to the base 11. At the other end of the robotic arm 13 is fixed a tool changing system 50. As will be detailed later, the tool changing system 50 comprises a removable part comprising a tool adapted to assist the practitioner during the minimally invasive intervention. This tool is for example intended to guide the medical instrument 15 (for example a needle, a probe, a electrode, or a trocar). The medical robot 10 thus plays the role of a third hand for the practitioner.
Tel qu’illustré sur la figure 1, le robot médical 10 comporte une unité de contrôle 12 configurée pour contrôler le déplacement du bras robotisé 13 (et donc de l’outil porté par le bras robotisé 13). L’unité de contrôle 12 comporte au moins un processeur 122 et au moins une mémoire 121 (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans laquelle est mémorisée un produit programme d’ordinateur, sous la forme d’un ensemble d’instructions de code de programme à exécuter pour mettre en œuvre le contrôle du bras robotisé 13. As illustrated in Figure 1, the medical robot 10 comprises a control unit 12 configured to control the movement of the robotic arm 13 (and therefore of the tool carried by the robotic arm 13). The control unit 12 comprises at least one processor 122 and at least one memory 121 (magnetic hard disk, electronic memory, optical disk, etc.) in which a computer program product is stored, in the form of a set of program code instructions to be executed to implement the control of the robotic arm 13.
Dans l’exemple considéré et illustré sur la figure 1 , le bras robotisé 13 comporte six articulations rotoïdes 131 à 136 conférant six degrés de liberté permettant de positionner et/ou déplacer l’instrument médical 15 dans n’importe quelle pose de l’espace tri-dimensionnel (dans la présente demande, le terme « pose » doit être compris comme signifiant « position et orientation »). In the example considered and illustrated in Figure 1, the robotic arm 13 comprises six rotoid joints 131 to 136 providing six degrees of freedom allowing the medical instrument 15 to be positioned and/or moved in any pose in the three-dimensional space (in the present application, the term “pose” must be understood as meaning “position and orientation”).
Tel qu’illustré sur la figure 1, un système de navigation 30 peut être utilisé pour fournir à l’unité de contrôle 12 du robot médical 10 des informations relatives à une pose courante de l’outil 80 et à une pose d’insertion que l’outil 80 doit atteindre. La pose courante et la pose d’insertion sont par exemple initialement définies dans un référentiel du système de navigation 30 puis transformées en poses dans un référentiel du robot médical 10 par l’unité de contrôle 12. L’unité de contrôle 12 peut alors être configurée pour déplacer automatiquement le bras robotisé 13 de telle sorte qu’il atteigne la pose d’insertion. La pose d’insertion correspond à une pose de l’outil 80 à laquelle il permet de guider l’instrument médical 15 selon une trajectoire planifiée et à la profondeur exacte pour atteindre le point cible dans l’anatomie d’intérêt. As illustrated in FIG. 1, a navigation system 30 may be used to provide the control unit 12 of the medical robot 10 with information relating to a current pose of the tool 80 and an insertion pose that the tool 80 must reach. The current pose and the insertion pose are for example initially defined in a reference frame of the navigation system 30 and then transformed into poses in a reference frame of the medical robot 10 by the control unit 12. The control unit 12 may then be configured to automatically move the robotic arm 13 so that it reaches the insertion pose. The insertion pose corresponds to a pose of the tool 80 at which it allows the medical instrument 15 to be guided along a planned trajectory and at the exact depth to reach the target point in the anatomy of interest.
Le système de navigation 30 et l’unité de contrôle 12 du robot médical 10 peuvent s’échanger des données via des moyens de communication (en filaire ou sans fil). Dans l’exemple considéré, le système de navigation 30 est un système de navigation optique. Tel qu’illustré sur la figure 4, l’outil 80 comporte des plots 82 destinés à accueillir des marqueurs optiques. L’ensemble des marqueurs optiques présents sur l’outil 80 correspondent à une référence robot 14. L’utilisation d’au moins trois marqueurs optiques permet de définir un plan et donc un référentiel tridimensionnel orthonormé direct. Cela permet ainsi de déterminer la pose du référentiel formé à partir des marqueurs optiques qui représentent l’outil 80. The navigation system 30 and the control unit 12 of the medical robot 10 can exchange data via communication means (wired or wireless). In the example considered, the navigation system 30 is an optical navigation system. As illustrated in FIG. 4, the tool 80 comprises pads 82 intended to accommodate optical markers. All of the optical markers present on the tool 80 correspond to a robot reference 14. The use of at least three optical markers makes it possible to define a plane and therefore a direct orthonormal three-dimensional reference frame. This thus makes it possible to determine the pose of the reference frame formed from the optical markers which represent the tool 80.
Tel qu’illustré sur la figure 1, une référence patient 22 est placée sur le patient 20 à proximité de l’anatomie d’intérêt. Dans l’exemple considéré, la référence patient 22 comporte elle aussi au moins trois marqueurs optiques, de telle sorte que la pose de la référence patient 22 puisse être déterminée dans les trois dimensions spatiales du référentiel du système de navigation 30. As illustrated in Figure 1, a patient reference 22 is placed on the patient 20 near the anatomy of interest. In the example considered, the patient reference 22 also comprises at least three optical markers, such that the pose of the patient reference 22 can be determined in the three spatial dimensions of the reference frame of the navigation system 30.
La pose d’insertion que doit atteindre l’outil 80 peut notamment être définie à partir de la pose de la référence patient 22. Dans ce but, la référence patient 22 comprend également des marqueurs radio-opaques qui sont visibles sur une image médicale acquise par un dispositif d’imagerie médicale (par exemple par tomodensitométrie, par résonance magnétique, par ultrasons, par tomographie, par émission de positons, etc.). The insertion position that the tool 80 must reach can in particular be defined from the position of the patient reference 22. For this purpose, the patient reference 22 also includes radiopaque markers which are visible on a medical image acquired by a medical imaging device (for example by computed tomography, magnetic resonance, ultrasound, tomography, positron emission, etc.).
Il est ainsi possible de planifier l’intervention médicale à partir d’une image médicale pré-interventionnelle 40 acquise sur le patient muni de la référence patient 22. Cette image médicale pré-interventionnelle 40 est mémorisée dans la mémoire 121 de l’unité de contrôle 12. Il est alors possible pour l’unité de contrôle 12, à partir de l’image médicale pré-interventionnelle 40, de définir la pose d’insertion que doit prendre l’outil 80 pour guider l’instrument médical 15 pour effectuer l’intervention médicale. It is thus possible to plan the medical intervention from a pre-interventional medical image 40 acquired on the patient provided with the patient reference 22. This pre-interventional medical image 40 is stored in the memory 121 of the control unit 12. It is then possible for the control unit 12, from the pre-interventional medical image 40, to define the insertion position that the tool 80 must take to guide the medical instrument 15 to carry out the medical intervention.
La planification comprend la détermination, sur l’image pré-interventionnelle 40, de la trajectoire 41 devant être suivie par l’instrument médical 15 (par exemple une aiguille) entre un point d’entrée 43 situé au niveau de la peau du patient 20 et un point cible 44 situé dans ou à proximité d’une région à traiter (par exemple une tumeur) dans l’anatomie d’intérêt 45 (par exemple le foie) du patient 20. La référence patient 22 (plus exactement les éléments radio-opaques de la référence patient 22) est visible sur l’image pré-interventionnelle 40. La pose de la référence patient 22 peut donc être définie dans l’image médicale. La pose d’insertion de l’outil 80 permettant de suivre la trajectoire 41 peut alors être définie par rapport à la pose de la référence patient 22. The planning comprises determining, on the pre-interventional image 40, the trajectory 41 to be followed by the medical instrument 15 (for example a needle) between an entry point 43 located at the skin of the patient 20 and a target point 44 located in or near a region to be treated (for example a tumor) in the anatomy of interest 45 (for example the liver) of the patient 20. The patient reference 22 (more precisely the radiopaque elements of the patient reference 22) is visible on the pre-interventional image 40. The pose of the patient reference 22 can therefore be defined in the medical image. The insertion pose of the tool 80 for following the trajectory 41 can then be defined relative to the pose of the patient reference 22.
A l'aide du système de navigation 30, le robot médical 10 peut déterminer la pose de l’outil 80 (ou plus exactement la pose de la référence robot 14) et la pose de la référence patient 22. Grâce à l’image pré-interventionnelle 40, le robot médical 10 connaît la pose d’insertion que doit atteindre l’outil 80 par rapport à la pose de la référence patient 22. L’unité de contrôle 12 peut alors être configurée pour déplacer automatiquement le bras robotisé 13 de telle sorte qu’il atteigne la pose d’insertion. Using the navigation system 30, the medical robot 10 can determine the pose of the tool 80 (or more precisely the pose of the robot reference 14) and the pose of the patient reference 22. Thanks to the pre-interventional image 40, the medical robot 10 knows the insertion pose that the tool 80 must reach in relation to the pose of the patient reference 22. The control unit 12 can then be configured to automatically move the robotic arm 13 so that it reaches the insertion pose.
Il est important de pouvoir changer d’outil de façon simple, rapide et fiable au cours de l’intervention médicale (par exemple lorsque plusieurs instruments médicaux différents doivent être insérés dans le corps du patient au cours d’une même intervention), ou entre deux interventions médicales. Il est en outre important de garantir un niveau suffisant de stérilité du matériel utilisé pendant une intervention médicale. La figure 2 illustre un exemple de réalisation d’un système 50 de changement d’outil pour le bras robotisé 13 du robot médical 10 décrit ci-avant en référence à la figure 1. Le système 50 de changement d’outil comprend une partie fixe 60 destinée à être positionnée à demeure (c’est-à-dire de façon permanente) au niveau de l’extrémité distale du bras robotisé 13, et une partie amovible 70 comportant un outil 80 adapté pour l’intervention médicale envisagée. La partie amovible 70 peut être remplacée pour changer d’outil. It is important to be able to change tools easily, quickly and reliably during a medical procedure (for example, when several different medical instruments need to be inserted into the patient's body during a single procedure), or between two medical procedures. It is also important to ensure a sufficient level of sterility of the equipment used during a medical procedure. Figure 2 illustrates an exemplary embodiment of a tool changing system 50 for the robotic arm 13 of the medical robot 10 described above with reference to Figure 1. The tool changing system 50 comprises a fixed part 60 intended to be positioned permanently (i.e. permanently) at the distal end of the robotic arm 13, and a removable part 70 comprising a tool 80 adapted for the envisaged medical intervention. The removable part 70 can be replaced to change the tool.
La figure 3 représente un exemple de réalisation de la partie fixe 60 du système 50 de changement d’outil. La partie fixe 60 comporte un châssis 61 , de préférence en matériau électriquement isolant, par exemple en plastique, afin de permettre une isolation électrique avec l’outil 80 (ou avec l’instrument médical 15 porté par l’outil 80 si l’outil est un guide). Figure 3 represents an exemplary embodiment of the fixed part 60 of the tool changing system 50. The fixed part 60 comprises a chassis 61, preferably made of electrically insulating material, for example plastic, in order to allow electrical insulation with the tool 80 (or with the medical instrument 15 carried by the tool 80 if the tool is a guide).
La partie fixe 60 comporte également un plot de verrouillage 62 de forme globalement cylindrique dont la surface comporte au moins un évidement 63 (par exemple une rainure, un sillon, une gorge ou un creux). Le ou les évidements sont disposés de façon circonférentielle sur la surface cylindrique du plot de verrouillage 62. Dans l’exemple considéré et illustré sur la figure 3, l’évidement 63 correspond à une rainure qui occupe toute la circonférence du plot de verrouillage 62. Rien n’empêcherait toutefois, selon un autre exemple de réalisation, d’avoir plusieurs rainures disjointes le long de la circonférence du plot de verrouillage 62. The fixed part 60 also comprises a locking stud 62 of generally cylindrical shape, the surface of which comprises at least one recess 63 (for example a groove, a furrow, a groove or a hollow). The recess or recesses are arranged circumferentially on the cylindrical surface of the locking stud 62. In the example considered and illustrated in FIG. 3, the recess 63 corresponds to a groove which occupies the entire circumference of the locking stud 62. However, nothing would prevent, according to another exemplary embodiment, having several separate grooves along the circumference of the locking stud 62.
La partie fixe 60 comporte également au moins une goupille de positionnement 64. Comme on le verra ultérieurement, cette goupille de positionnement 64 sert de repère pour assembler correctement la partie amovible 70 sur la partie fixe 60. Dans l’exemple considéré et illustré sur la figure 3, la partie fixe 60 comporte deux goupilles de positionnement 64 sur le châssis 61. The fixed part 60 also comprises at least one positioning pin 64. As will be seen later, this positioning pin 64 serves as a reference for correctly assembling the removable part 70 on the fixed part 60. In the example considered and illustrated in FIG. 3, the fixed part 60 comprises two positioning pins 64 on the chassis 61.
Le châssis 61 sert de support pour le plot de verrouillage 62 et la (ou les) goupille(s) de positionnement 64. The frame 61 serves as a support for the locking stud 62 and the positioning pin(s) 64.
Les figures 4 et 5 représentent un exemple de réalisation de la partie amovible 70 du système 50 de changement d’outil. Figures 4 and 5 represent an exemplary embodiment of the removable part 70 of the tool changing system 50.
Dans l’exemple considéré, et tel qu’illustré sur la figure 4, la partie amovible 70 comporte un outil 80 qui comporte un dispositif de guidage 81 avec deux parties mobiles l’une par rapport à l’autre. Le dispositif de guidage 81 est destiné à maintenir et guider l’instrument médical 15 (par exemple une aiguille, une sonde, une électrode, un cathéter, une vis, un foret ou un trocart) au niveau d’une pince formée par les deux parties mobiles. Les deux parties mobiles du dispositif de guidage 81 peuvent être entrainées par un système tel qu’un engrenage, une came, une vis à filets inversés et/ou actionneur linéaire, afin de bloquer ou libérer l’instrument médical 15. L’outil 80 permet par exemple de guider des instruments médicaux de différents diamètres. Par exemple, il permet de guider des instruments médicaux dont le diamètre est compris entre 11 et 21 gauges. Le dispositif de guidage 81 peut notamment suivre un des modes de réalisation décrit dans la demande de brevet FR3094627A1. In the example considered, and as illustrated in Figure 4, the removable part 70 comprises a tool 80 which comprises a guide device 81 with two parts movable relative to each other. The guide device 81 is intended to hold and guide the medical instrument 15 (for example a needle, a probe, an electrode, a catheter, a screw, a drill or a trocar) at the level of a clamp formed by the two movable parts. The two movable parts of the guide device 81 can be driven by a system such as a gear, a cam, a screw with reverse threads and/or linear actuator, in order to block or release the medical instrument 15. The tool 80 makes it possible, for example, to guide medical instruments of different diameters. For example, it makes it possible to guide medical instruments whose diameter is between 11 and 21 gauges. The guiding device 81 may in particular follow one of the embodiments described in patent application FR3094627A1.
Tel qu’illustré sur la figure 5, la partie amovible 70 comporte une pièce de liaison 74 comportant une paroi tubulaire 75 adaptée pour recevoir le plot de verrouillage 62 (autrement dit, le plot de verrouillage 62 est destiné à venir se loger dans l’espace formé à l’intérieur de la paroi tubulaire 75 de la pièce de liaison 74 lorsque la partie amovible 70 est assemblée sur la partie fixe 60). La pièce de liaison 74 comporte au moins un orifice 77 destiné à coopérer avec une goupille de positionnement 64 de la partie fixe 60. Dans l’exemple considéré et illustré sur la figure 5, la pièce de liaison 74 comporte deux orifices 77 destinés à recevoir les deux goupilles de positionnement 64 de la partie fixe 60. La paroi tubulaire 75 comporte également une ou plusieurs ouvertures radiales 76 disposées de façon circonférentielle autour de la paroi tubulaire 75 de la pièce de liaison 74. As illustrated in Figure 5, the removable part 70 comprises a connecting piece 74 comprising a tubular wall 75 adapted to receive the locking stud 62 (in other words, the locking stud 62 is intended to be housed in the space formed inside the tubular wall 75 of the connecting piece 74 when the removable part 70 is assembled on the fixed part 60). The connecting piece 74 comprises at least one orifice 77 intended to cooperate with a positioning pin 64 of the fixed part 60. In the example considered and illustrated in Figure 5, the connecting piece 74 comprises two orifices 77 intended to receive the two positioning pins 64 of the fixed part 60. The tubular wall 75 also comprises one or more radial openings 76 arranged circumferentially around the tubular wall 75 of the connecting piece 74.
Tel qu’illustré sur la figure 5, la partie amovible 70 comporte également une bague d’actionnement 71 et au moins un élément de verrouillage 78 logé au niveau d’une ouverture radiale 76, entre la surface interne de la bague d’actionnement 71 et la paroi tubulaire 75 de la pièce de liaison 74. Dans l’exemple considéré et illustré à la figure 5, il y a trois ouvertures radiales 76 et trois éléments de verrouillage 78 (seulement deux sont visibles sur la figure). Chaque élément de verrouillage 78 prend la forme d’une bille. Chaque ouverture radiale 78 prend la forme d’une ouverture circulaire dont le diamètre est inférieur à celui de la bille qu’elle accueille, afin d’éviter que la bille ne puisse passer à travers l’ouverture. As illustrated in Figure 5, the removable part 70 also comprises an actuating ring 71 and at least one locking element 78 housed at a radial opening 76, between the internal surface of the actuating ring 71 and the tubular wall 75 of the connecting part 74. In the example considered and illustrated in Figure 5, there are three radial openings 76 and three locking elements 78 (only two are visible in the figure). Each locking element 78 takes the form of a ball. Each radial opening 78 takes the form of a circular opening whose diameter is smaller than that of the ball it accommodates, in order to prevent the ball from being able to pass through the opening.
Le système 50 de changement d’outil est configuré de sorte que, lorsque la partie fixe 60 et la partie amovible 70 sont assemblées l’une avec l’autre de façon que les goupilles de positionnement 64 sont logées dans leurs orifices 77 respectifs, un mouvement de rotation de la bague d’actionnement 71 par rapport au plot de verrouillage 62 permet un passage d’une position déverrouillée à une position verrouillée par une poussée de chaque élément de verrouillage 78 par une pente de la surface interne de la bague d’actionnement 71 , selon un axe radial, dans l’évidement 63 du plot de verrouillage 62 (la surface interne 72 de la bague d’actionnement 71 et la pente 73 de la surface interne 72 sont visibles sur les figures 8 et 9 qui seront décrites ultérieurement). The tool changing system 50 is configured so that, when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other so that the positioning pins 64 are housed in their respective orifices 77, a rotational movement of the actuating ring 71 relative to the locking stud 62 allows a passage from an unlocked position to a locked position by a push of each locking element 78 by a slope of the internal surface of the actuating ring 71, along a radial axis, in the recess 63 of the locking stud 62 (the internal surface 72 of the actuating ring 71 and the slope 73 of the internal surface 72 are visible in FIGS. 8 and 9 which will be described later).
L’évidement 63 présente donc une forme adaptée pour accueillir les éléments de verrouillage 78. Autrement dit, la forme de l’évidement 63 permet un emboitement des éléments de verrouillage 78 dans l’évidement 63 lorsque la partie fixe 60 et la partie amovible 70 sont assemblées en position verrouillée. L’emboitement de chaque élément de verrouillage 78 dans l’évidement 63 permet de maintenir le système 50 de changement d’outil en position verrouillée. The recess 63 therefore has a shape suitable for accommodating the locking elements 78. In other words, the shape of the recess 63 allows the locking elements 78 to fit into the recess 63 when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled in the locked position. The fitting of each locking element 78 into the recess 63 makes it possible to maintain the tool changing system 50 in the locked position.
Comme cela a été dit précédemment, rien n’empêcherait, dans une variante, de disposer plusieurs évidements 63 distincts de façon circonférentielle sur la surface cylindrique du plot de verrouillage 62 (au lieu d’un unique évidement tout au long de la circonférence du plot de verrouillage 62), de telle sorte que chaque évidement 63 soit adapté pour accueillir un élément de verrouillage 78. As stated previously, nothing would prevent, in a variant, arranging several distinct recesses 63 circumferentially on the cylindrical surface of the locking stud 62 (instead of a single recess along the entire circumference of the locking stud 62), such that each recess 63 is adapted to accommodate a locking element 78.
Dans l’exemple considéré et illustré sur les figures, une fraction de tour (par exemple un sixième de tour) de la bague d’actionnement 71 dans un sens permet le passage de la position déverrouillée à la position verrouillée. Une fraction de tour de la bague d’actionnement 71 dans le sens inverse permet le passage de la position verrouillée à la position déverrouillée. In the example considered and illustrated in the figures, a fraction of a turn (for example one sixth of a turn) of the actuating ring 71 in one direction allows the passage from the unlocked position to the locked position. A fraction of a turn of the actuating ring 71 in the opposite direction allows the passage from the locked position to the unlocked position.
Les figures 6 à 9 illustrent l’assemblage de la partie amovible 70 avec la partie fixe 60, et le passage de la position déverrouillée à la position verrouillée. Figures 6 to 9 illustrate the assembly of the removable part 70 with the fixed part 60, and the transition from the unlocked position to the locked position.
La figure 6 représente l’assemblage de la partie amovible 70 sur la partie fixe 60 dans la position déverrouillée. On peut voir notamment sur la figure 6 que l’élément de verrouillage 78 n’est pas emboité dans l’évidement 63 du plot de verrouillage 62. Dans cette position, l’élément de verrouillage 78 repose en bas d’une pente 73 creusée dans la surface interne 72 de la bague d’actionnement 71. Figure 6 shows the assembly of the removable part 70 on the fixed part 60 in the unlocked position. It can be seen in particular in Figure 6 that the locking element 78 is not fitted into the recess 63 of the locking stud 62. In this position, the locking element 78 rests at the bottom of a slope 73 hollowed out in the internal surface 72 of the actuating ring 71.
La figure 8 représente la bague d’actionnement 71 et les éléments de verrouillage 78 dans la position déverrouillée. On peut voir sur cette figure que, dans la position déverrouillée, chaque élément de verrouillage 78 repose en bas d’une pente 73 creusée dans la surface interne 72 de la bague d’actionnement 71. Figure 8 shows the actuating ring 71 and the locking elements 78 in the unlocked position. It can be seen from this figure that, in the unlocked position, each locking element 78 rests at the bottom of a slope 73 cut into the inner surface 72 of the actuating ring 71.
La figure 7 représente l’assemblage de la partie amovible 70 sur la partie fixe 60 dans une position verrouillée. On peut voir notamment sur la figure 7 que l’élément de verrouillage 78 est emboité dans l’évidement 63 du plot de verrouillage 62. Dans cette position, l’élément de verrouillage 78 repose en haut de la pente 73 creusée dans la surface interne 72 de la bague d’actionnement 71. Figure 7 shows the assembly of the removable part 70 on the fixed part 60 in a locked position. It can be seen in particular in Figure 7 that the locking element 78 is fitted into the recess 63 of the locking stud 62. In this position, the locking element 78 rests at the top of the slope 73 hollowed out in the internal surface 72 of the actuating ring 71.
La figure 9 représente la bague d’actionnement 71 et les éléments de verrouillage 78 dans la position verrouillée. On peut voir sur cette figure que, dans la position verrouillée, chaque élément de verrouillage 78 repose en haut d’une pente 73 creusée dans la surface interne 72 de la bague d’actionnement 71. Figure 9 shows the actuating ring 71 and the locking elements 78 in the locked position. It can be seen from this figure that, in the locked position, each locking element 78 rests at the top of a slope 73 cut into the inner surface 72 of the actuating ring 71.
Lors du passage de la position déverrouillée (figures 6 et 8) à la position verrouillée (figures 7 et 9), le mouvement de rotation de la bague d’actionnement 71 par rapport au plot de verrouillage 62 entraine une poussée des éléments de verrouillage 78 par les pentes 73 de la surface interne 72 de la bague d’actionnement 71 , selon un axe radial, vers l’évidement 63 du plot de verrouillage 62, à travers les ouvertures radiales 76. Les éléments de verrouillage 78 viennent alors s’emboiter dans l’évidement 63 et maintenir le système 50 de changement d’outil en position verrouillée. Seul un mouvement de rotation inverse de la bague d’actionnement 71 peut alors permettre le passage de la position déverrouillée à la position verrouillée. Au cours de ce mouvement de rotation inverse, les éléments de verrouillage 78 s’écartent de l’évidement 63 en gagnant le bas des pentes 73, permettant ainsi une désolidarisation de la partie fixe 60 et de la partie amovible 70. When moving from the unlocked position (figures 6 and 8) to the locked (figures 7 and 9), the rotational movement of the actuating ring 71 relative to the locking stud 62 causes the locking elements 78 to be pushed by the slopes 73 of the internal surface 72 of the actuating ring 71, along a radial axis, towards the recess 63 of the locking stud 62, through the radial openings 76. The locking elements 78 then fit into the recess 63 and maintain the tool changing system 50 in the locked position. Only a reverse rotational movement of the actuating ring 71 can then allow the passage from the unlocked position to the locked position. During this reverse rotational movement, the locking elements 78 move away from the recess 63 by reaching the bottom of the slopes 73, thus allowing the fixed part 60 and the removable part 70 to be separated.
L’inclinaison des pentes 73 est de préférence très faible (inférieure à quelques degrés d’angle, par exemple inférieure à 5° degrés) afin d’assurer la contrainte d’irréversibilité du système. Un mécanisme irréversible est un système pouvant être actionné uniquement par un seul composant, appelé organe menant. Dans le cas du système 50 de changement d’outil selon l’invention, l’organe menant est la bague d’actionnement 71. Chaque bille (élément de verrouillage 78) se déplace au contact de la pente 73 lors d’un mouvement de rotation de la bague d’actionnement 71. Ces billes ne peuvent en aucun cas ouvrir le mécanisme par l’application d’un effort sur les billes autre que celui provoqué par un mouvement de rotation de la bague d’actionnement 71. Ce phénomène assure que le système 50 de changement d’outil ne puisse pas s’ouvrir au cours d’une intervention, sans l’activation de la bague d’actionnement 71. The inclination of the slopes 73 is preferably very small (less than a few degrees of angle, for example less than 5° degrees) in order to ensure the irreversibility constraint of the system. An irreversible mechanism is a system that can be actuated only by a single component, called a driving member. In the case of the tool changing system 50 according to the invention, the driving member is the actuating ring 71. Each ball (locking element 78) moves in contact with the slope 73 during a rotational movement of the actuating ring 71. These balls cannot under any circumstances open the mechanism by applying a force to the balls other than that caused by a rotational movement of the actuating ring 71. This phenomenon ensures that the tool changing system 50 cannot open during an intervention, without the activation of the actuating ring 71.
Dans des modes particuliers de réalisation, et tel qu’illustré sur la figure 3, la partie fixe 60 du système 50 de changement d’outil comporte un écran d’affichage 66 connecté à l’unité de contrôle 12. L’écran d’affichage 66 prend par exemple la forme d’un bandeau flexible enroulé autour du châssis 61 de la partie fixe 60. L’unité de contrôle 12 peut alors être configurée pour afficher sur l’écran d’affichage 66 une indication relative au contrôle du bras robotisé 13 (par exemple pour indiquer si le bras robotisé 13 est en mouvement, si l’outil 80 a atteint la pose d’insertion, si l’outil 80 approche un obstacle ou s’il est en contact avec un obstacle, et/ou si une action urgente doit être effectuée par le praticien). L’écran d’affichage 66 permet ainsi au praticien d’avoir un retour d’informations sur l’intervention en cours sans qu’il n’ait à détourner son regard du champ opératoire. In particular embodiments, and as illustrated in FIG. 3, the fixed part 60 of the tool changing system 50 comprises a display screen 66 connected to the control unit 12. The display screen 66 takes, for example, the form of a flexible strip wrapped around the frame 61 of the fixed part 60. The control unit 12 can then be configured to display on the display screen 66 an indication relating to the control of the robotic arm 13 (for example to indicate whether the robotic arm 13 is moving, whether the tool 80 has reached the insertion position, whether the tool 80 is approaching an obstacle or is in contact with an obstacle, and/or whether an urgent action must be carried out by the practitioner). The display screen 66 thus allows the practitioner to have feedback on the intervention in progress without having to look away from the operating field.
Pour détecter si l’outil 80 approche un obstacle, le système 50 de changement d’outil peut comporter un capteur de distance, comme par exemple un capteur ultrason ou un capteur photoélectrique rétro-réfléchissant. Pour détecter si l’outil 80 est en contact avec un obstacle, le système 50 de changement d’outil peut comporter un capteur d’effort 68 (voir figure 3). Lorsque l’outil 80 rencontre un obstacle, le capteur d’effort 68 détecte une discontinuité dans les efforts et moments perçus. To detect whether the tool 80 is approaching an obstacle, the tool changing system 50 may include a distance sensor, such as a ultrasonic sensor or a retro-reflective photoelectric sensor. To detect whether the tool 80 is in contact with an obstacle, the tool changing system 50 may include a force sensor 68 (see Figure 3). When the tool 80 encounters an obstacle, the force sensor 68 detects a discontinuity in the perceived forces and moments.
Tel qu’illustré sur la figure 2, la partie fixe 60 et la partie amovible 70 peuvent comporter chacune au moins un marqueur visuel 65a, 65b indiquant la position verrouillée ou la position déverrouillée lorsque la partie fixe 60 et la partie amovible 70 sont assemblées l’une avec l’autre et que lesdits marqueurs visuels 65a, 65b sont en regard l’un de l’autre. Par exemple la bague d’assemblage 71 de la partie amovible 70 comporte un marqueur visuel 65b prenant la forme d’une flèche et la partie fixe 60 comporte un premier marqueur visuel 65a prenant la forme d’un cadenas ouvert et un deuxième marqueur visuel prenant la forme d’un cadenas fermé. Lorsque la partie fixe 60 et la partie amovible 70 sont assemblées l’une avec l’autre, avec les goupilles de positionnement 64 logées dans leurs orifices 77 respectifs, si la flèche pointe sur le cadenas ouvert, cela signifie que le système 50 de changement d’outil est en position déverrouillée (la partie amovible 70 peut alors être librement retirée de la partie fixe 60), et si la flèche pointe sur le cadenas fermé, cela signifie que le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée (la partie amovible 70 ne peut alors pas être retirée de la partie fixe 60 sans faire exécuter un mouvement de rotation à la bague d’actionnement 71). As illustrated in Figure 2, the fixed part 60 and the removable part 70 may each comprise at least one visual marker 65a, 65b indicating the locked position or the unlocked position when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other and said visual markers 65a, 65b are opposite each other. For example, the assembly ring 71 of the removable part 70 comprises a visual marker 65b taking the form of an arrow and the fixed part 60 comprises a first visual marker 65a taking the form of an open padlock and a second visual marker taking the form of a closed padlock. When the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other, with the positioning pins 64 housed in their respective holes 77, if the arrow points to the open padlock, this means that the tool changing system 50 is in the unlocked position (the removable part 70 can then be freely removed from the fixed part 60), and if the arrow points to the closed padlock, this means that the tool changing system 50 is in the locked position (the removable part 70 cannot then be removed from the fixed part 60 without performing a rotational movement on the actuating ring 71).
Il peut être avantageux de détecter automatiquement si le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée. Dans ce but, la bague d’actionnement 71 peut comporter une référence optique formé par un ou plusieurs marqueurs optiques similaires à ceux de l’outil 80. Le système de navigation 30 peut alors permettre à l’unité de contrôle 12 du robot médical 10 de déterminer la pose de la bague d’actionnement 71 par rapport à la pose de l’outil 80, et d’en déduire si le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée ou non. Avantageusement, une indication si le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée ou non peut être affichée sur l’écran d’affichage 66. It may be advantageous to automatically detect whether the tool changing system 50 is in the locked position. For this purpose, the actuating ring 71 may include an optical reference formed by one or more optical markers similar to those of the tool 80. The navigation system 30 may then allow the control unit 12 of the medical robot 10 to determine the position of the actuating ring 71 relative to the position of the tool 80, and to deduce therefrom whether the tool changing system 50 is in the locked position or not. Advantageously, an indication of whether the tool changing system 50 is in the locked position or not may be displayed on the display screen 66.
Dans des modes particuliers de réalisation, la partie amovible 70 comporte un tag NFC, et la partie fixe 60 comporte un lecteur N FC configuré pour recevoir une information transmise par le tag NFC de la partie amovible 70 lorsque la partie fixe 60 et la partie amovible 70 sont assemblées l’une avec l’autre et que la bague d’actionnement 71 est en position verrouillée. Le terme « NFC » correspond à l’acronyme anglais pour « Near Field Communication », en français « communication en champ proche ». Il s’agit d’une technologie de communication sans fil à courte portée (de l’ordre du centimètre) et à haute fréquence. In particular embodiments, the removable part 70 comprises an NFC tag, and the fixed part 60 comprises an NFC reader configured to receive information transmitted by the NFC tag of the removable part 70 when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other and the actuating ring 71 is in the locked position. The term “NFC” corresponds to the English acronym for “Near Field Communication”, in French “communication near-field communication”. This is a short-range (in the order of centimeters) and high-frequency wireless communication technology.
L’unité de contrôle 12 peut alors être configurée pour vérifier, en fonction de l’information transmise par le tag NFC de la partie amovible 70, si le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée ou non. En effet, pour que le lecteur NFC puisse recevoir une information en provenance du tag NFC, il faut que le lecteur et le tag soient en regard l’un de l’autre (il faut qu’ils soient suffisamment proche l’un de l’autre). Le lecteur et le tag peuvent être agencés de telle sorte que lorsque le tag NFC de la partie amovible 70 est en regard du lecteur NFC de la partie fixe 60 cela signifie que le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée. Ainsi, lorsque le lecteur NFC reçoit une information du tag NFC, cela signifie que la partie amovible 70 est correctement assemblée à la partie fixe 60 en position verrouillée. Cela offre une autre façon de détecter automatiquement si le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée. Là encore, une indication relative à la position verrouillée ou non du système 50 de changement d’outil peut être affichée sur l’écran d’affichage 66. The control unit 12 can then be configured to check, based on the information transmitted by the NFC tag of the removable part 70, whether the tool changing system 50 is in the locked position or not. Indeed, for the NFC reader to be able to receive information from the NFC tag, the reader and the tag must be facing each other (they must be sufficiently close to each other). The reader and the tag can be arranged such that when the NFC tag of the removable part 70 is facing the NFC reader of the fixed part 60, this means that the tool changing system 50 is in the locked position. Thus, when the NFC reader receives information from the NFC tag, this means that the removable part 70 is correctly assembled to the fixed part 60 in the locked position. This offers another way to automatically detect whether the tool changing system 50 is in the locked position. Again, an indication of whether the tool changing system 50 is locked or not can be displayed on the display screen 66.
Il est également envisageable d’utiliser deux lecteurs NFC au niveau de la partie fixe 60 et un tag NFC au niveau de la partie amovible 70. Les lecteurs et le tag NFC peuvent être agencés de telle sorte que lorsque le tag NFC de la partie amovible 70 est en regard d’un premier lecteur NFC de la partie fixe 60 cela signifie que le système 50 de changement d’outil est en position déverrouillée, et lorsque le tag NFC de la partie amovible 70 est en regard d’un deuxième lecteur NFC de la partie fixe 60 cela signifie que le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée. It is also possible to use two NFC readers at the fixed part 60 and one NFC tag at the removable part 70. The readers and the NFC tag can be arranged such that when the NFC tag of the removable part 70 is opposite a first NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the unlocked position, and when the NFC tag of the removable part 70 is opposite a second NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the locked position.
Il est également envisageable d’utiliser deux tags NFC au niveau de la partie amovible 70 et un lecteur NFC au niveau de la partie fixe 60. Les tags et le lecteur NFC peuvent être agencés de telle sorte que lorsqu’un premier tag NFC de la partie amovible 70 est en regard du lecteur NFC de la partie fixe 60 cela signifie que le système 50 de changement d’outil est en position déverrouillée, et lorsqu’un deuxième tag NFC de la partie amovible 70 est en regard du lecteur NFC de la partie fixe 60 cela signifie que le système 50 de changement d’outil est en position verrouillée. It is also possible to use two NFC tags at the removable part 70 and an NFC reader at the fixed part 60. The tags and the NFC reader can be arranged such that when a first NFC tag of the removable part 70 is opposite the NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the unlocked position, and when a second NFC tag of the removable part 70 is opposite the NFC reader of the fixed part 60 this means that the tool changing system 50 is in the locked position.
L’unité de contrôle 12 peut également être configurée pour vérifier, en fonction de l’information transmise par le tag NFC de la partie amovible 70, si l’outil 80 est adapté pour l’intervention médicale mini-invasive planifiée et mémorisée par l’unité de contrôle 12. L’information transmise par le tag NFC de la partie amovible 70 peut en effet correspondre à un identifiant de l’outil 80 porté par la partie amovible 70, et l’unité de contrôle 12 peut mémoriser des données associant pour chaque identifiant d’outil un ou plusieurs types d’intervention susceptibles d’être mises en œuvre avec l’outil correspondant. The control unit 12 can also be configured to check, based on the information transmitted by the NFC tag of the removable part 70, whether the tool 80 is suitable for the minimally invasive medical intervention planned and stored by the control unit 12. The information transmitted by the NFC tag of the removable part 70 can in fact correspond to an identifier of the tool 80 carried by the removable part 70, and the control unit 12 can store data associating for each identifier tool one or more types of intervention that can be implemented with the corresponding tool.
Dans des modes particuliers de réalisation, des données de calibration préalablement déterminées pour différentes parties amovibles sont mémorisées dans l’unité de contrôle 12 (ou sont accessibles par l’unité de contrôle 12, par exemple via une communication avec un serveur de données). Si l’information transmise par le tag NFC de la partie amovible 70 comporte un identifiant de la partie amovible 70, l’unité de contrôle 12 peut être configurée pour sélectionner, à partir dudit identifiant, des données de calibration à utiliser pour contrôler le bras robotisé 13. In particular embodiments, calibration data previously determined for different removable parts are stored in the control unit 12 (or are accessible by the control unit 12, for example via communication with a data server). If the information transmitted by the NFC tag of the removable part 70 comprises an identifier of the removable part 70, the control unit 12 can be configured to select, from said identifier, calibration data to be used to control the robotic arm 13.
Avantageusement, les différentes pièces de la partie amovible 70 (notamment la bague d’actionnement 71 , la pièce de liaison 74, les éléments de verrouillage 78 et l’outil 80) sont assemblées par le constructeur et ne peuvent pas être désassemblées par l’utilisateur. Cela permet une calibration de l’ensemble de la partie amovible 70 pour assurer une meilleure précision de la globalité du composant. La calibration consiste à la mesure métrologique, grâce à une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT), des géométries fonctionnelles du composant formé par la partie amovible 70. Par exemple, la calibration consiste à la mesure : Advantageously, the various parts of the removable part 70 (in particular the actuating ring 71, the connecting part 74, the locking elements 78 and the tool 80) are assembled by the manufacturer and cannot be disassembled by the user. This allows calibration of the entire removable part 70 to ensure better accuracy of the entire component. The calibration consists of the metrological measurement, using a three-dimensional measuring machine (CMM), of the functional geometries of the component formed by the removable part 70. For example, the calibration consists of measuring:
- du plan de contact 85 entre la partie fixe 60 et la partie amovible 70 (voir figure 11), - of the contact plane 85 between the fixed part 60 and the removable part 70 (see figure 11),
- de l’orifice 77 de logement de la goupille de positionnement 64, - from the hole 77 housing the positioning pin 64,
- de l’axe de l’instrument médical 15 destiné à être guidé par le dispositif de guidage 81, - of the axis of the medical instrument 15 intended to be guided by the guiding device 81,
- d’une butée mécanique permettant l’arrêt en translation de l’instrument médical 15 lors de son insertion. - a mechanical stop allowing the medical instrument 15 to stop in translation during its insertion.
Avec la connaissance de ces données de calibration uniques pour chaque composant, la position de chacune des pièces est transparente dans le positionnement de l’ensemble au travers du bras robotisé 13. Autrement dit, toutes les interfaces entre les différents éléments du composant n’engendrent pas d’erreur de positionnement, car le composant (c’est-à-dire l’ensemble des pièces formant le composant) est mesuré après assemblage. L’erreur de positionnement de l’instrument médical 15 est alors limitée à : With the knowledge of this unique calibration data for each component, the position of each of the parts is transparent in the positioning of the assembly through the robotic arm 13. In other words, all the interfaces between the different elements of the component do not generate a positioning error, because the component (i.e. the set of parts forming the component) is measured after assembly. The positioning error of the medical instrument 15 is then limited to:
- la précision de la mesure de calibration, - the accuracy of the calibration measurement,
- l’erreur liée à la répétabilité du montage de la partie amovible 70 sur la partie fixe 60, - the error linked to the repeatability of the assembly of the removable part 70 on the fixed part 60,
- l’erreur liée à la répétabilité du positionnement de l’instrument médical dans le dispositif de guidage 80. A l’inverse, si le composant (la partie amovible 70) n’était pas calibré dans son ensemble, alors la précision de fabrication de chacune des pièces devrait être prise en compte dans l’erreur globale de positionnement de l’instrument médical 15. - the error linked to the repeatability of the positioning of the medical instrument in the guiding device 80. Conversely, if the component (the removable part 70) was not calibrated as a whole, then the manufacturing precision of each of the parts would have to be taken into account in the overall positioning error of the medical instrument 15.
Comme indiqué précédemment, le système 50 de changement d’outil ne doit pas compromettre la stérilité du matériel utilisé pour l’intervention médicale. Il est avantageux d’utiliser un drap stérile pour recouvrir le bras robotisé 13 voire tout le robot médical 10. La partie amovible 70 est quant à elle stérilisée avant chaque intervention. As previously indicated, the tool changing system 50 must not compromise the sterility of the equipment used for the medical intervention. It is advantageous to use a sterile sheet to cover the robotic arm 13 or even the entire medical robot 10. The removable part 70 is sterilized before each intervention.
Pour faciliter l’assemblage de la partie amovible 70 avec la partie fixe 60 malgré la présence du drap stérile, il est avantageux d’utiliser un drap stérile spécialement adapté au système 50 de changement d’outil. Dans ce but, et tel qu’illustré sur la figure 10, le système 50 de changement d’outil peut comporter un drap stérile 90 qui présente une ouverture circulaire dont la périphérie est formée par un anneau 91 destiné à enserrer un épaulement 67 du châssis 61 de la partie fixe 60. L’anneau 91 peut être réalisé avec un matériau rigide afin d’être positionné en force sur l’épaulement 67. Alternativement, l’anneau 91 peut être réalisé avec un matériau élastique pour faciliter son positionnement sur l’épaulement 67. Avantageusement, l’épaulement 67 est configuré pour être recouvert par la bague d’actionnement 71 lorsque la partie fixe 60 et la partie amovible 70 sont assemblées l’une avec l’autre. L’anneau 91 est alors maintenu entre l’épaulement 67 et la bague d’actionnement 71 (l’anneau 91 est pris en sandwich entre l’épaulement 67 et la bague d’actionnement 71). L’anneau 91 peut également comporter un élément de positionnement (rainure, goupille, méplat) destiné à coopérer avec l’épaulement 67 pour empêcher l’anneau 91 de tourner autour de l’épaulement 67 un fois que le drap stérile est positionné. To facilitate the assembly of the removable part 70 with the fixed part 60 despite the presence of the sterile sheet, it is advantageous to use a sterile sheet specially adapted to the tool changing system 50. For this purpose, and as illustrated in FIG. 10, the tool changing system 50 may comprise a sterile sheet 90 which has a circular opening whose periphery is formed by a ring 91 intended to grip a shoulder 67 of the frame 61 of the fixed part 60. The ring 91 may be made of a rigid material in order to be forcefully positioned on the shoulder 67. Alternatively, the ring 91 may be made of an elastic material to facilitate its positioning on the shoulder 67. Advantageously, the shoulder 67 is configured to be covered by the actuating ring 71 when the fixed part 60 and the removable part 70 are assembled with each other. The ring 91 is then held between the shoulder 67 and the actuating ring 71 (the ring 91 is sandwiched between the shoulder 67 and the actuating ring 71). The ring 91 may also include a positioning element (groove, pin, flat) intended to cooperate with the shoulder 67 to prevent the ring 91 from rotating around the shoulder 67 once the sterile drape is positioned.
Avec de telles dispositions, un opérateur n’a pas à toucher une partie non stérile du bras robotisé 10 lorsqu’il vient assembler la partie amovible 70 ou lorsqu’il retire la partie amovible 70 pour en installer une autre afin de changer d’outil 80. With such arrangements, an operator does not have to touch a non-sterile part of the robotic arm 10 when assembling the removable part 70 or when removing the removable part 70 to install another in order to change the tool 80.
Comme l’anneau 91 est maintenu entre l’épaulement 67 et la bague d’actionnement 71, le risque que le drap stérile 90 bouge de son point de fixation lors d’un mouvement du bras robotisé 13 est limité. Autrement dit, une fois assemblé, le drap stérile ne peut plus être déplacé ni laisser apparaître une partie non stérile. Since the ring 91 is held between the shoulder 67 and the actuating ring 71, the risk of the sterile drape 90 moving from its attachment point during a movement of the robotic arm 13 is limited. In other words, once assembled, the sterile drape can no longer be moved or reveal a non-sterile part.
En outre, l’ouverture circulaire dans le drap stérile 90 permet d’éviter que le drap stérile ne fasse obstacle à l’assemblage de la partie fixe 60 avec la partie amovible 70. Comme on peut l’observer sur la figure 11, lors du positionnement du drap stérile 90, aucune interface n’est ajoutée au niveau du plan de contact 85 entre la partie fixe 60 et la partie amovible 70 (en particulier, le drap stérile 90 ne vient pas se loger au niveau de ce plan de contact 85). Cela permet de garantir une meilleure répétabilité de montage de la partie amovible 70 sur la partie fixe 60 du système 50 de changement d’outil. Furthermore, the circular opening in the sterile drape 90 makes it possible to prevent the sterile drape from obstructing the assembly of the fixed part 60 with the removable part 70. As can be seen in Figure 11, when positioning the sterile drape 90, no interface is added at the contact plane 85 between the fixed part 60 and the removable part 70 (in particular, the sterile drape 90 does not come into contact with the fixed part 60). house at the level of this contact plane 85). This makes it possible to guarantee better repeatability of assembly of the removable part 70 on the fixed part 60 of the tool change system 50.
Dans des modes particuliers de réalisation, le drap stérile 90 comporte un tag NFC, et la partie fixe 60 comporte un lecteur NFC configuré pour recevoir une information transmise par le tag NFC du drap stérile 90 lorsque l’anneau 91 du drap stérile enserre l’épaulement 67 du châssis 61 de la partie fixe 60. In particular embodiments, the sterile drape 90 comprises an NFC tag, and the fixed part 60 comprises an NFC reader configured to receive information transmitted by the NFC tag of the sterile drape 90 when the ring 91 of the sterile drape encloses the shoulder 67 of the frame 61 of the fixed part 60.
L’unité de contrôle 12 peut alors être configurée pour vérifier, en fonction de la réception ou non de l’information transmise par le tag NFC du drap stérile 90, si le drap stérile 90 est correctement positionné sur la partie fixe 60 du système 50 de changement d’outil. The control unit 12 can then be configured to check, depending on whether or not the information transmitted by the NFC tag of the sterile sheet 90 is received, whether the sterile sheet 90 is correctly positioned on the fixed part 60 of the tool changing system 50.
En effet, pour que le lecteur NFC puisse recevoir une information en provenance du tag NFC, il faut que le lecteur et le tag soient en regard l’un de l’autre (il faut qu’ils soient suffisamment proche l’un de l’autre). Le lecteur et le tag peuvent être agencés de telle sorte que lorsque le tag NFC du drap stérile 90 est en regard du lecteur NFC de la partie fixe 60 cela signifie que le drap stérile 90 est correctement positionné sur la partie fixe 60 du système 50 de changement d’outil. Indeed, for the NFC reader to be able to receive information from the NFC tag, the reader and the tag must be facing each other (they must be sufficiently close to each other). The reader and the tag can be arranged in such a way that when the NFC tag of the sterile drape 90 is facing the NFC reader of the fixed part 60, this means that the sterile drape 90 is correctly positioned on the fixed part 60 of the tool changing system 50.
Le lecteur NFC utilisé pour lire une information en provenance du tag NFC du drap stérile peut correspondre au même lecteur NFC que celui utilisé pour lire une information en provenance d’un tag de la partie amovible 70 du système 50 de changement d’outil. Alternativement, des lecteurs NFC différents peuvent être utilisés. The NFC reader used to read information from the NFC tag of the sterile drape may correspond to the same NFC reader as that used to read information from a tag of the removable part 70 of the tool changing system 50. Alternatively, different NFC readers may be used.
Avantageusement, l’information transmise par le tag NFC du drap stérile 90 peut comporter un identifiant (par exemple un numéro de série) du drap stérile 90. Il devient alors possible d’automatiser la traçabilité du matériel (drap stérile 90 et/ou outil 80) utilisé pendant l’intervention médicale et la gestion des stocks de l’hôpital dans lequel l’intervention a lieu. Advantageously, the information transmitted by the NFC tag of the sterile sheet 90 may include an identifier (for example a serial number) of the sterile sheet 90. It then becomes possible to automate the traceability of the material (sterile sheet 90 and/or tool 80) used during the medical intervention and the management of the stocks of the hospital in which the intervention takes place.
Tel qu’illustré sur les figures 5, 12 et 13, pour favoriser la stérilisation de la partie amovible 70, la paroi tubulaire 75 de la pièce de liaison 74 de la partie amovible 70 peut comporter une ou plusieurs ouvertures radiales supplémentaires 79. Ces ouvertures radiales supplémentaires 79 ne sont pas associées à des éléments de verrouillage 78. La présence des ouvertures radiales supplémentaires 79 a pour objectif de permettre le passage d’un produit (fluide) stérilisant dans l’espace qui sépare la paroi tubulaire 75 de la pièce de liaison 74 et la surface interne 72 de la bague d’actionnement 71. As illustrated in Figures 5, 12 and 13, to promote the sterilization of the removable part 70, the tubular wall 75 of the connecting piece 74 of the removable part 70 may comprise one or more additional radial openings 79. These additional radial openings 79 are not associated with locking elements 78. The presence of the additional radial openings 79 has the objective of allowing the passage of a sterilizing product (fluid) into the space which separates the tubular wall 75 of the connecting piece 74 and the internal surface 72 of the actuating ring 71.
En outre, la base de la pièce de liaison 74 est conçue avec des formes géométriques particulières 86 afin de limiter la surface d’interface entre cette base et la bague d’actionnement 71 lors de la fixation de la pièce de liaison 74 sur la bague d’actionnement 71. Là encore, cela permet de favoriser la stérilisation de la partie amovible 70. Cela permet en effet d’optimiser l’accès et l’écoulement du produit stérilisant sur la bague d’actionnement 71. En effet, l'autoclave est un bain de vapeur chaud et il ne faut pas, notamment lors du séchage, que la vapeur reste coincée dans le mécanisme. Cela peut engendrer une condensation du fluide et former une poche de liquide à l'intérieur du système (un liquide ne pouvant pas sortir se transforme rapidement en eau stagnante et donc impropre pour une utilisation médicale). Furthermore, the base of the connecting piece 74 is designed with particular geometric shapes 86 in order to limit the interface surface between this base and the actuating ring 71 when fixing the connecting piece 74 on the actuating ring 71. Again, this helps to promote sterilization of the removable part 70. This in fact optimizes access and flow of the sterilizing product on the actuating ring 71. Indeed, the autoclave is a hot steam bath and it is important not, particularly during drying, for the steam to remain trapped in the mechanism. This can cause condensation of the fluid and form a pocket of liquid inside the system (a liquid that cannot escape quickly turns into stagnant water and is therefore unsuitable for medical use).
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