Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La chirurgie laser est une technique qui utilise un faisceau de lumière cohérente et intense pour couper, vaporiser ou cautériser les tissus biologiques
au lieu et place du bistouri traditionnel.
Ces dernières années, un intérêt est né pour la combinaison des avantages de la robotique et d’un laser pendant la procédure. Le guidage d’un laser
sur le tissu cible peut alors être réalisé grâce au système robotique et aux lois de commande associées. Les lasers chirurgicaux robotisés permettent la
combinaison de la précision et le contrôle de la chirurgie robotisée avec la précision et l’exactitude d’un laser.
Cet article donne un aperçu historique de la chirurgie laser, les dernières avancées en chirurgie laser robotisée, ainsi que les verrous scientifiques et
technologiques qui restent à lever.
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Laser surgery is a technique that uses a beam of intense, coherent light to cut, vaporize or cauterize biological tissue, instead of the traditional
scalpel.
In recent years, interest has grown in combining the advantages of robotics and a laser during the surgical procedure. The guidance of a laser on the target tissue can then be achieved thanks to the robotic system and associated control laws. Robotic surgical lasers combine the precision and control of
robotic surgery with the precision and accuracy of a laser.
This article provides an overview of the history of laser surgery, the latest advances
in robotic laser surgery, and the scientific and technological obstacles still to be overcome.
Auteur(s)
-
Brahim TAMADAZTE : Directeur de recherche CNRS - Institut des systèmes intelligents et de robotique (ISIR), - CNRS UMR7222, Sorbonne Université, Inserm U1150, Paris, France
INTRODUCTION
La chirurgie au laser peut être définie comme l’utilisation d’un faisceau de lumière cohérente et intense (à haute énergie) pour couper, carboniser, vaporiser ou coaguler des tissus biologiques mous ou durs, au lieu de l’utilisation conventionnelle d’un instrument mécanique tel qu’un scalpel. Il convient de noter que la longueur d’onde, la puissance du laser et la durée de l’impulsion laser peuvent être sélectionnées ou ajustées en fonction de la tâche à accomplir, car ces paramètres produisent des effets différents sur les tissus biologiques. La chirurgie au laser est généralement pratiquée en salle d’opération, qu’il s’agisse d’une clinique ou d’un hôpital. Le parcours du patient jusqu’à la salle d’opération est similaire à celui d’une chirurgie conventionnelle, y compris le recours éventuel à l’administration d’un sédatif ou d’un anesthésique.
L’utilisation d’un laser en chirurgie présente plusieurs avantages, notamment l’absence quasi systématique de saignements, ce qui permet une cicatrisation plus esthétique, une procédure moins invasive avec moins de douleurs, et surtout une précision accrue dans les gestes chirurgicaux . Il convient de noter qu’une grande partie des procédures chirurgicales réalisées au laser peut être effectuée en ambulatoire ou nécessite seulement un court séjour à l’hôpital. Certains travaux comparatifs ont également mis en avant que la chirurgie laser est généralement moins coûteuse que la chirurgie conventionnelle . Cela est notamment dû au fait que de plus en plus de procédures au laser sont réalisées en ambulatoire.
Les premières investigations pour l’utilisation du laser dans les applications médicales remontent aux années 1960, et les premières procédures chirurgicales ont été réalisées dans les années 1970 . L’ophtalmologie, et plus précisément la chirurgie réfractive (correction de la myopie), a été la première application du laser chirurgical. Cependant, l’utilisation du laser en chirurgie ophtalmique de nos jours diffère de celle des débuts, qui se limitait à remplacer le bistouri pour une procédure de kératotomie radiaire dans le but de réduire les traumatismes post-opératoires. Une technique appelée LASIK , mise au point par l’ophtalmologue espagnol résidant en Colombie, José I. Barraquer, permet de réaliser un remodelage de la cornée en profondeur grâce à un laser afin de modifier la courbure cornéenne. Ce remodelage de la forme de la cornée permet de corriger un grand nombre d’aberrations optiques. Depuis, d’autres techniques laser pour la chirurgie réfractive ont été développées, comme le laser EXCIMER (laser à excimères, appelé aussi laser à exciplexe), qui occupe aujourd’hui une place importante en chirurgie réfractive.
Le succès de l’utilisation du laser en chirurgie ophtalmique a ouvert la voie à de nombreuses autres applications médicales, notamment en dermatologie, en otorhinolaryngologie (ORL), en urologie, en gynécologie, en neurochirurgie, en orthopédie, et bien d’autres domaines encore.
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KEYWORDS
surgery | lasers | Robotics
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Lasers et robots
En anglais
1. Physique, caractéristiques et utilisation des lasers
Comme il a été mentionné dans l’introduction, un laser est un faisceau de lumière cohérente et à haute énergie (figure 1). La capacité à émettre une forte énergie font des lasers une technologie « révolutionnaire » dans plusieurs domaines qui vont de l’industrie (électronique, informatique, etc.) à la médecine (diagnostic, chirurgie, etc.). En médecine, par exemple, le laser peut réaliser plusieurs tâches qui peuvent être de l’ablation, de la vaporisation, de la coagulation, ou encore de la biostimulation des tissus biologiques. Le tableau 1 donne un aperçu du mode de fonctionnement d’un laser de chirurgie et les applications cliniques visées.
1.1 Technologies laser
En général, deux paramètres peuvent déterminer l’efficacité d’un laser en tant qu’outil chirurgical : la longueur d’onde et les caractéristiques puissance-temps. La longueur d’onde de l’émission laser et les caractéristiques d’absorption spectrale du tissu déterminent le taux du faisceau laser incident qui sera absorbé par le tissu biologique. En effet, plus le tissu est capable d’absorber une longueur d’onde spécifique, plus le laser est efficace en tant qu’outil chirurgical, notamment pour les tâches d’incision. Diverses technologies laser coexistent :
-
Lasers CO2 : le laser à dioxyde de carbone est l’un des premiers lasers à gaz à avoir été mis au point et reste l’un des types de laser les plus utiles. Les lasers à CO2 sont les lasers à ondes continues et présentent une puissance supérieure à la plupart des technologies laser disponibles sur le marché. Le fonctionnement d’un laser CO2 peut se résumer comme suit : des ondes électromagnétiques (de l’ordre du MHz) sont dirigées vers un mélange de plusieurs gaz (CO2, azote, hélium). Ainsi, les molécules de CO2 sont excitées produisant un fort degré d’énergie stockée dans les molécules de CO2 sous forme de vibration ou rotation. Enfin, lorsqu’un photon d’une certaine longueur d’onde rentre en contact avec les molécules déjà excitées, il libère l’énergie stockée sous forme de plusieurs photons formant...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ACEMOGLU (A.), PUCCI (D.), MATTOS (L.S.) - Design and control of a magnetic laser scanner for endoscopic microsurgeries. - IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 24 (2) :527–537 (2019).
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(2) - ADELMAN (M.), TSAI (L.), TANGCHITNOB (E.), KAHN (B.) - Laser technology and applications in gynaecology. - Journal of Obstetrics and Gynaecology, 33 (3) :225–231 (2013).
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(5) - ANDREFF (N.), DEMBÉLÉ (S.), TAMADAZTE (B.), HUSSNAIN (Z.-E.) - Epipolar geometry for vision-guided laser surgery. - In International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics, volume 2, pages 471–476. SCITEPRESS (2013).
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