Utilisation de la robotique en chirurgie laparoscopique urologique : état de l art

ARTICLE DE REVUE Progrès en Urologie (2006), 16, 3-11 Utilisation de la robotique en chirurgie laparoscopique urologique : état de l art Jean-Alexandre LONG (1), Jean-Luc DESCOTES (1), Olivier SKOWRON (2), Jocelyne TROCCAZ (3), Philippe CINQUIN (3), Bernard BOILLOT (1) Nicolas TERRIER (1), Jean-Jacques RAMBEAUD (1) (1) Service de Chirurgie urologique et de la Transplantation rénale, CHU de Grenoble, France, (2) Service de Chirurgie urologique, CH Annecy, France, (3) Laboratoire TIMC-GMCAO (UMR CNRS 5525) RESUME Objectif : Evaluer la place actuelle de la robotique en chirurgie laparoscopique urologique. Matériel et Méthodes : Une revue de la littérature internationale a été réalisée afin d évaluer les différents systèmes porte endoscope et télémanipulateurs existants, établir leurs limites d utilisation et leur apport à la chirurgie. Résultats : Les systèmes robotisés font appel à différentes architectures présentant toutes leurs propres inconvénients. On peut distinguer les robots porte-endoscope et les robots télé-manipulateurs (systèmes robotiques complets), de complexité, d encombrement et de coût différents. Chacun ayant une place différente en terme de service rendu. Les systèmes porte-endoscope (EndoAssist, AESOP, LapMan) sont fiables et permettent de supprimer l aide tenant la caméra. Les interfaces homme-machine peuvent être manuelles, par pédale ou par reconnaissance vocale. Ils souffrent d un encombrement et d un coût relativement importants limitant leur diffusion courante. Les robots complets porte-instrument (télé-manipulateurs, manipulateurs esclaves) étaient représentés jusqu à présent par 2 robots (Zeus et Da Vinci) qui ont prouvé leur efficacité dans la réalisation de nombreuses interventions difficiles. Leur coût très important et leur encombrement sont également des limitations à leur diffusion, les rendant inaccessibles à la majorité des centres. La communauté urologique a largement contribué à l évaluation des robots sur des interventions coelioscopiques comme en atteste le nombre de publications. Conclusion : Un essor technologique considérable a été effectué ces dernières années afin de rendre la chirurgie coelioscopique plus accessible. Les outils robotisés actuels sont des systèmes encore imparfaits qui permettront peut-être de faciliter à l avenir les interventions difficiles en chirurgie laparoscopique en particulier en urologie. Mots clés : Robotique, télémanipulateur, porte-optique, laparoscopie. Le concept de systèmes robotisés en chirurgie laparoscopique a été initialement crée par l armée des Etats-Unis afin de pouvoir opérer des soldats sur le champ de bataille par un chirurgien situé à distance des combats. L utilisation commerciale du concept a permis de mettre sur le marché des systèmes aboutis permettant d aider le chirurgien au cours d interventions coelioscopiques. Notre sujet restera axé sur l utilisation de robots laparoscopiques en ne s étendant pas sur les nombreux systèmes de guidage robotisés qui s étendent en dehors du domaine d application que nous nous sommes fixés. Les objectifs seront de détailler les systèmes robotisés disponibles ou qui ont fait l objet de publications en présentant leurs avantages puis leurs limitations et d évaluer la place de la robotique en laparoscopie urologique. MATERIEL ET METHODES Une revue de la littérature internationale (Medline, Ovid, SUM- Search, BioMedNet, BioNetBook, Scirus, IEEE Xplore) a été réalisée en utilisant les mots clés : robotique, laparoscopie, chirurgie robotisée, télémanipulation, noms d usage des différents systèmes. Nous n avons pas filtré qualitativement les articles en raison du manque d études randomisées dans le domaine. L abondance de communications dans le domaine expérimental n a pas permis d être exhaustif dans ce domaine. Les descriptions de systèmes de robot porte-endoscope et de robots télé-manipulateurs complets, les types d interventions, les comparaisons avec la coelioscopie classique et l expérience en chirurgie urologique ont été évaluées. RESULTATS Les systèmes robotisés sur le marché sont tous de type maître-esclave pour lesquels un mouvement du robot nécessite un ordre du chirurgien. Aucun système n accomplit de tâches automatisées comme cela est le cas dans l industrie. On distingue : Manuscrit reçu : juin 2005, accepté : décembre 2005 Adresse pour correspondance : Dr. J.A. Long, Service de Chirurgie urologique et de la Transplantation rénale, CHU Michallon, 38043 Grenoble Cedex 9 e-mail : j.long@libertysurf.fr Ref : LONG J.A., DESCOTES J.L., SKOWRON O., TROCCAZ J., CINQUIN P., BOILLOT B., TERRIER N., RAMBEAUD J.J. Prog. Urol., 2006, 16, 3-11 3

- les robots porte-endoscope qui permettent de guider l optique et donc la vision du chirurgien, permettant de ne pas avoir recours à un aide pour cette tâche fastidieuse [42], en particulier au cours de gestes de durée importante où le manque d attention de l aide se traduit par une détérioration de la vision du champ opératoire (mouvements involontaires ou baisse de concentration). - les robots télé-manipulateurs, qui par l utilisation robotisée d instruments, permettent au chirurgien d effectuer des gestes en laparoscopie par l intermédiaire de bras articulés pilotés à distance par le chirurgien qui est assis devant une console. Robots commercialisés Robots porte-endoscope AESOP (Automated Endoscopic System for Optimal Positionning) a été le premier robot porte-optique commercialisé (1994), après avoir obtenu l approbation de la FDA (Food and Drug Administration). Computer Motion Inc. (Goleta, Californie) a commercialisé ce robot dans le but de développer un robot complet utilisant le même principe que le porte-endoscope pour animer les porteinstruments (Figure 1). Le marquage CE a eu lieu en juin 1998 en tant que dispositif médical de classe 1. Il est actuellement le système robotique le plus répandu au monde (>5000 unités). Le bras du robot est fixé sur le rail porte-instrument de la table d opération. Le bras et le poignet de AESOP sont basés sur une architecture mécanique de type poignet à axes passifs (Tableau I). La mobilisation est effectuée selon 6 degrés de liberté à l aide de 7 articulations motorisées [24, 25]. Tous les mouvements dans l espace autour du point de ponction sont possibles, reproduisant les conditions de la laparoscopie conventionnelle. AESOP remplace l aide camera-man dans le mouvement de l endoscope. L avantage pour le chirurgien est de pouvoir diriger son regard où il le désire avec un gain concernant la stabilité de l image qui est obtenue sans mouvements parasites ou tremblements. L interface homme-machine (Tableau II) repose sur une commande vocale qui a remplacé la commande par pédale initialement proposée sur les premiers modèles (AESOP 1000). Un logiciel de reconnaissance vocale est intégré au système informatique de contrôle d AESOP [43]. Le chirurgien porte un casque microphone permettant de recueillir des ordres simples qui sont analysés par l ordinateur qui ordonne un mouvement du bras (23 ordres possibles). Une reconnaissance de la voix des chirurgiens utilisateurs est un préalable à l'utilisation d'aesop. Pour cela, les modèles vocaux de chaque chirurgien sont mémorisés sur une carte vocale personnelle (CVP) introduite dans la console informatique de commande du bras AESOP avant chaque opération. Il existe 3 modes de mouvements : mouvement discontinu (l endoscope se déplace par petits pas saccadés permettant de déplacer le champ de vision de proche en proche), mouvement continu (un ordre de direction précédé par move entraîne un mouvement qui est interrompu par le mot stop ) et mouvements programmés (l optique vient regarder une position préprogrammée au cours de l intervention). Ballester retrouvait de nombreuses erreurs lors du retour à des positions pré-programmées [5]. Différentes générations ont vues le jour, la dernière se nomme AESOP 3000. La fixation de l endoscope sur le poignet d AESOP est effectuée par un système de fixation par aimantation qui possède les avantages de pouvoir détacher rapidement l optique en cas de besoin et de permettre une rupture automatique de la fixation si une contrainte de force trop importante était soumise à la paroi abdominale. Le système a été initialement conçu pour un patient en décubitus dorsal mais l adaptation pour le décubitus latéral est possible [17]. ENDOASSIST (Armstrong-Healthcare) EndoAssist est un imposant robot porte-endoscope à architecture à centre de rotation déporté. Il se présente sous la forme d un bras porte-optique sur roulette (Figure 2). Le système est poussé à proximité de la table d opération. Le centre de rotation du robot doit impérativement être centré sur l ombilic (point d insertion des trocarts plus fréquent en laparoscopie). Un système de guidage laser permet de parfaitement axer le centre de rotation avec le point d insertion du trocart. Après obtention du pneumopéritoine et insertion des trocarts, l optique est fixée à EndoAssist par l intermédiaire d un bras stérilisable permettant d éviter l habillage du bras par des housses stériles comme c est le cas pour AESOP. Il existe 4 degrés de liberté. L interface homme-machine constitue l originalité du système puisque c est le mouvement de la tête du chirurgien qui dirige le mouvement de l endoscope. Celui-ci porte un casque léger équipé d un émetteur infrarouge qui est reconnu par un récepteur placé au dessus de l écran vidéo (Figure 2). Le chirurgien oriente son regard dans la direction où il veut regarder, le mouvement de la tête est repéré et l endoscope bouge dans la direction du regard. Le robot se déplace uniquement lorsque le chirurgien appuie sur une pédale assurant au chirurgien la liberté de ses mouvements de tête et de son regard. Dans l étude de Ballester comparant les vitesses d exécution de différentes tâches en pelvi-trainer entre EndoAssist et AESOP, le guidage par les mouvements de tête s est avéré plus rapide que la commande vocale, ceci était en rapport avec les erreurs liés aux mauvaises reconnaissances d ordre [5]. D autre part, des mouvements en diagonale étaient possibles par ce mode de commande, ce qui était impossible avec la commande vocale (mouvements gauche-droite, haut-bas, zoom in-out). L inconvénient du système repose principalement sur la place dans la salle d opération (Figure 3 et 4). Dans une étude randomisée sur 86 patients ayant eu une cholecystectomie, Aiono retrouvait un gain significatif de temps avec Endo- Assist faisant passer de 74 à 66 minutes en moyenne le temps opératoire. Ce fait a été expliqué par le fait que l aide était concentré sur une seule tâche : celui de passer le bon instrument au bon moment [2]. Le prix du système est de 70 000 EUR. LAPMAN Commercialisé par la société MedSys, le laparoscope manipulator (LapMan) est un robot à architecture PAP pesant 50kgs, mesurant 1,20 m de hauteur, se déplaçant sur roulette et s installant en face du chirurgien à la place de l aide (Figure 5). Il permet la manipulation de l optique par une télécommande placée entre les 2 gants du chirurgien (Figure 6). La rotation de l endoscope dans l abdomen est limitée par l architecture du robot et n excède pas 120. La FDA a récemment donné son approbation pour commercialisation aux Etats-Unis. Le fonctionnement de la télécommande n est pas très ergonomique. Son avantage réside dans son prix relativement réduit (30 000 ) [35]. Différents prototypes ont fait l objet de publications mais ne sont pas commercialisés (liste non exhaustive) : LER (TIMC) Ce prototype en cours d essais cliniques dans notre centre repo- 4

Figure 5. Le robot LAPMAN: Présentation (image Medsys). Figure 1. Présentation d'aesop (image Computer Motion). Figure 6. Télécommande de LAPMAN (image Medsys). Figure 2. Présentation d'endoassist (image Armstrong Healthcare Corp). Figure 3. Casque infrarouge guidant l axe de vision du robot Endo- Assist (image Armstrong Healthcare corp). Figure 4. EndoAssist en salle d opération (image Armstrong Healthcare corp). se sur le concept qu un robot porte-endoscope doit être peu encombrant, rapide à installer et à désinstaller (Figure 7). Le robot avec ses moteurs est donc entièrement stérilisable et est posé sur la peau du malade. L architecture est donc foncièrement différente des systèmes actuels. La durée de vie du robot après de nombreuses stérilisations n est pas connue. Les contraintes pariétales et surtout cutanées constatées lors des essais précliniques ont rendu nécessaire l amarrage du système par l intermédiaire d un bras fixé aux rails de la table d opération. L interface choisie est la commande vocale [6, 7]. Le prix définitif de ce robot est difficile à évaluer. Le Hand free navigation system développé par le CINVESTAV (Mexico), est un système électromécanique permettant les mouvements de l endoscope. L originalité de ce système électromécanique est d être porté sur le thorax du chirurgien grâce à un harnais. Le système s avère donc particulièrement peu encombrant mais souffre d une image instable lié aux mouvements parasites du chirurgien (respiration, toux ). Les premiers essais cliniques montrent une amélioration de la durée opératoire (4 patients) [32]. Les robots complets télé-manipulateurs esclaves Ils constituent des systèmes robotiques porte-instruments qui permettent de reproduire les mouvements du chirurgien qui sont effectués à distance d une console. Un ordinateur interprète les mouvements du chirurgien et les retranscrit par l intermédiaire d un bras et d un poignet mécaniques. Le chirurgien n est plus en contact direct avec le patient. L opérateur peut en théorie opérer à partir d une console située même très à distance du patient [27]. A ce jour, il existe 2 robots qui ont obtenu l approbation de la food and drug administration américaine (FDA). Ce sont les robots Zeus (Computer motion Inc.) et Da Vinci (Intuitive Surgical). La fusion de Computer Motion et d Intuitive surgical va amener à la disparition du robot Zeus qui est certes moins cher mais présente des retards techniques. 5

Tableau 1. Architecture mécanique des robots. Centre de rotation déporté Poignet à axes passifs Architecture au contact du ventre du malade Architecture Structure en parallélogramme Point de pivot utilisé = point d incision Robot au contact de la peau du malade Avantages Architecture éprouvée Architecture moins encombrante que celle Faible encombrement Absence de contrainte pariétale à centre de rotation déporté Temps d installation Absence d emballage stérile du robot Inconvénients Encombrement Contrainte pariétale Robot dans le champ opératoire Nécessité de faire coincider le centre de Précision du geste en raison du point Nécessité de stériliser le robot rotation avec le point d incision d appui élastique qu est la paroi Robots utilisant cette architecture DA VINCI AESOP AESOP EndoAssist ZEUS LER Figure 8. Cholecystectomie effectuée par le Pr. Marescaux avec le robot Zeus. Opérateur à New York, patient à Strasbourg (photo IRCAD). Figure 7. Présentation du LER. Le robot ZEUS Computer motion a développé Zeus pour l univers de la chirurgie cardiaque afin de réaliser en chirurgie mini-invasive des pontages aorto-coronariens sur cœur battant. Chose faite pour la première fois en 1999 [37, 38]. L approbation de la FDA en chirurgie laparoscopique a eu lieu en 2001. Le marquage CE a été obtenu en classe IIb. Le robot n est actuellement plus commercialisé depuis la fusion des firmes Computer Motion et Intuitive. Le système comprend 3 bras du même type qu AESOP d une quinzaine de kilogrammes chacun fixés indépendamment sur les rails de la table d opération. L optique est manipulée grâce à une commande vocale. Le chirurgien est confortablement installé sur un fauteuil à la console face à un moniteur (Figure 8). Le système a été récemment incrémenté de la vision 3D grâce à une caméra binoculaire Storz (Karl Storz Endoscopy, Tuttlingen, Germany). L opérateur porte des lunettes polarisantes permettant de recréer une image 3D à partir d une image sur un moniteur obtenue par 2 caméras miniaturisées [29]. Il existe une quarantaine d instruments disponibles allant des ciseaux, aux pinces, crochets monopolaires, bipolaires. Il n existe pas par contre de bistouri harmonique, de pinces à clips qui doivent être manipulés par l aide de manière conventionnelle. Ces instruments sont réutilisables. Les instruments sont mobilisés en manipulant les 2 manettes de la console. Il est possible de modifier la démultiplication des mouvements (motion scaling) afin de permettre des gestes fins tout en gardant une large amplitude de mouvements sur les manettes. L échelle peut varier de 2 :1 à 10:1. C'est-à-dire qu un mouvement au bout des instruments correspond à un mouvement dix fois plus ample aux manettes [8]. Les instruments qui étaient de conception classique avec 2 degrés de liberté jusqu à présent, sont proposés actuellement avec un poignet articulé permettant 7 degrés de liberté autorisant des gestes d une grande finesse même dans des endroits jusqu alors inaccessibles en laparoscopie. C est avec ce robot que le Pr Marescaux a effectué en 2001 la première cholécystectomie transcontinentale chez l humain en opérant de New-York une patiente située dans une salle d opération à Strasbourg (Figure 8) [28]. Le robot DaVinci Le système Da Vinci d Intuitive Surgical Inc est le robot le plus abouti mais également le plus cher d assistance laparoscopique. Son agrément FDA date de 1997. Le marquage CE a été obtenu en classe III. La conception est radicalement différente de celle de Zeus, puisque les bras esclaves sont tous solidaires de la même base qui est particulièrement volumineuse (Figure 9). Le concept initial était de créer un robot pour l armée américaine afin d opérer les soldats sur le champ de bataille à partir d un poste avancé, le chirurgien étant à distance du théâtre d opération. Intuitive Surgical a développé le projet en l appliquant à la chirurgie mini-invasive. Le système est mobilisable grâce à des roues placées sous la base. L architecture est de type centre de rotation déporté. Il existe 3 ou 4 bras sur les dernières versions permettant d apporter un outil sup- 6

Tableau II. Moyens de commande des robots. Type de commande Commande vocale Commande par pédale Commande manuelle Guidage par la direction du regard Avantages Systèmes fiables Apprentissage rapide Fonctionnement intuitif Mouvement rapide Faible encombrement du système Rapidité de mise en œuvre Mouvements possibles Apprentissage rapide en diagonale Inconvénients Nécessite un apprentissage de la voix Encombrement de la pédale Pour le robot LAPMAN, Apprentissage Atmosphère silencieuse nécessaire Apport d une pédale position dans la paume L espace entre l émetteur et Erreurs de reconnaissance supplémentaire nécessitant un repositionnement le récepteur doit être libre Port d un casque microphone de la main. Port d un casque Systèmes utilisant le AESOP AESOP LAPMAN EndoAssist moyen de commande ZEUS DA VINCI DA VINCI LER ZEUS Figure 10. Poignet artticulé des instruments (image Intuitive Surgical). Figure 9. Le robot DaVinci en salle d'opération (image Intuitive Surgical). plémentaire le plus souvent utilisé comme rétracteur. Ce fut la première structure à employer des poignets articulés (EndoWrist ) autorisant 7 degrés de liberté (Figure 10). Ces instruments ont une durée de vie limitée mais sont réutilisables. Un système de câbles et de poulies miniaturisés permet les mouvements des poignets. Le chirurgien est installé à la console selon le principe de l immersion dans le champ opératoire afin de recréer des conditions analogues à la chirurgie ouverte tout en gardant les améliorations de la laparoscopie concernant les zones difficiles à visualiser en chirurgie ouverte. Le chirurgien plonge la tête dans le robot (Figure 11). La vision est en 3D, rendue possible par un endoscope binoculaire stéréoscopique (2 caméras miniaturisés dans l optique renvoyant chacune une image à un œil différent) (Figure 12). Un rayon infrarouge désactive le système si le chirurgien retire ses yeux des lunettes binoculaires de la console. La console est située dans la même salle d opération que le patient, selon les normes imposées par la FDA. Les mains du chirurgien sont placées sur des manettes transcrivant les mouvements en impulsions électriques. Il est possible de modifier la démultiplication des mouvements (motion scaling) en faisant varier l échelle de 1 :1 à 5 :1. Les tremblements sont filtrés afin de permettre un mouvement parfaitement stable. Le mouvement de l endoscope est contrôlé avec les pieds qui contrôlent également l électrocoagulation. Les trocarts spécifiques au robot sont réutilisables. L optique est de 12 mm [4]. Figure 11. Immersion dans le champ opératoire (image Intuitive Surgical). Figure 12. Caméra stéréoscopique (image Intuitive Surgical). Systèmes en cours de développements - Manipulateur black Falcon : Madhani a développé un manipulateur autorisant 8 degrés de liberté, équipé d une interface haptique 7

Phantom (SensAble Technologies Inc) permettant une sensation tactile par retour de force [26]. - Laprotek : développé par EndoVia Medical (Norwood, Massachussetts), ce robot aurait des caractéristiques proches du robot DaVinci. Les essais sur animal seraient concluants, et des essais cliniques seraient prévus [11]. - Système robotique de l université de Berkeley. Ce manipulateur esclave repose sur une architecture à centre de rotation déporté. Il est équipé d une interface haptique Phantom. Sur la base de ce système est développé un projet d automatisation du geste de suture et de confection des noeuds [23]. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES SYSTEMES ROBOTISES EN PRATIQUE CLINIQUE Pour les robots porte-endoscope Ce qu ils apportent : - Stabilité de l image En coelioscopie, les mouvements inopinés et les tremblements de l assistant entraînent une dégradation de l image. La mauvaise coordination entre l opérateur et l aide sont à l origine de difficultés et de fatigue préjudiciables au bon déroulement de l intervention [31]. L utilisation d un robot porte-endoscope permet de supprimer les mouvements parasites et de stabiliser l image opératoire [25]. La qualité de l image est améliorée [12]. - Contrôle de l optique par le chirurgien lui-même - Diminution de la fréquence des souillures de l endoscope par des mouvements inopinés [10]. - Rapidité de mouvement. Ceci est le principal avantage qu a le robot porte-endocope sur les bras mécaniques statiques qui permettent d immobiliser l optique dans la position que lui a donnée le chirurgien. De nombreux systèmes sont disponibles. Aucun n a été décrit dans cette revue de la littérature en raison de l absence de mouvement de ces systèmes même si la facilité d utilisation de certains systèmes en particulier pneumatiques les rend concurrentiels avec les robots porte-optique sur des chirurgies dont le champ de vision reste assez statique. - Réduction du personnel médical en salle [25]. La caméra n étant plus portée par l assistant, les interventions à 3 trocarts peuvent être effectuées par le seul chirurgien. Si un aide est nécessaire, il peut avoir ses 2 mains libres pour manipuler des instruments ou préparer les instruments à donner à l opérateur. - Diminution de la fatigue [10] - Réduction des coûts Cette notion est discutable car même si la suppression d un aide opératoire peut représenter une économie, les coûts du robot et de son entretien sont élevés. Partin ne retrouve pas de différence de coût opératoire en utilisant AESOP [33]. - possibilité d assistance chirurgicale à distance (telementoring) Un chirurgien confirmé peut aider un chirurgien local sur une intervention donnée en manipulant l endoscope. Des essais de manipulation d AESOP ont été entrepris en opérant à Innsbruck (Autriche) en manipulant l endoscope de Baltimore [22]. Le facteur limitant est le débit de télécommunication. Leurs inconvénients : - Temps d installation La mise en place du matériel nécessite un temps qui diminue rapidement avec l apprentissage. Tous les systèmes actuels nécessitent un temps d installation de 5 à 10 minutes [2]. Le gain de temps global est controversé. Aiono retrouvait avec le système EndoAssist une diminution significative des durées opératoires (de 74 à 66 minutes pour une cholecystectomie). Partin ne retrouvait pas de différence en utilisant AESOP [33]. - Coût Il est difficile d évaluer le coût réel de l utilisation d un robot porteendoscope car le gain concernant la réduction du personnel au cours d interventions laparosopiques n a pas été réellement évalué. Le prix de vente du robot AESOP était d environ 80 000, EndoAssist 70000. P artin n a pas trouvé pas de différence significative de coût avec ou sans AESOP [33]. Le surcoût annuel estimé est de 12000 et le surcoût en consommable est de l ordre de 20 par procédure (housse d habillage stérile) [10]. Les développements ultérieurs de ces systèmes n auront de sens que si les prix de vente sont abordables. C est dans cette optique que le robot LapMan trouve une place en proposant des prestations moins complètes mais à un prix plus réduit de 30000. Le robot LER s inscrit dans une démarche de réduction des coûts en simplifiant l architecture. Toutefois la fiabilité du système n a pas été évaluée avec ce système. - Encombrement La possibilité d opérer en solo-chirurgie en utilisant un robot porteoptique ne doit pas faire oublier qu il est toujours possible d avoir besoin d un aide. Le confort de cet aide est primordial afin qu il puisse exercer au mieux sa fonction. L espace qui lui est réservé doit être préservé. En cela, les systèmes roulants s installant du côté opposé au chirurgien entraînent un encombrement important. LER a une conception compacte posée directement sur la peau du malade qui rompt avec les architectures encombrantes des robots déjà commercialisés. Pour les robots télé-manipulteurs Ce qu ils apportent : - Vision 3D : les 2 systèmes actuels (ZEUS et DA VINCI) sont équipés de caméras permettant une vision 3D (Tableau III). L intérêt réel de la vision 3D en laparoscopie est discuté [9]. Toutefois le confort opératoire et la précision des gestes semblent nettement améliorés en chirurgie robotisée en raison de l absence de repères visuels, proprioceptifs et tactiles qui sont induits par la disparition du chirurgien du champ opératoire. Ces caméras permettent de rendre à la coelioscopie la dimension qui lui manquait et qui constituait un frein à son apprentissage. Pour Guillonneau, la vision 3D est indispensable en chirurgie robotisée en raison des limitations sensitives précédemment décrites [15]. Toutefois l expérience accumulée au cours de l utilisation de Zeus avant la disponibilité de la vision 3D montre qu il est quand même possible d opérer en son absence [27]. - Dextérité et précision : Un des progrès majeur de la robotique chirurgicale dans le domaine laparoscopique est le développement d instruments chirurgicaux à forte dextérité. Des articulations additionnelles permettent de pallier le manque de maniabilité lié aux contraintes du point d incision. 8

Les mouvements des instruments sont facilités par les poignets articulés permettant 7 degrés de liberté. Les actionneurs utilisés sont le plus souvent des mécanismes d entraînement par câbles pour garantir une miniaturisation maximale de l outil [26]. Leur inconvénient est leur usure prématurée nécessitant leur changement après une dizaine d utilisations. Les systèmes commercialisés permettent de plus de démultiplier les mouvements (motion scaling) améliorant la précision du geste. Les systèmes actuels permettent de filtrer les tremblements rendant les gestes plus surs. Les tâches laborieuses en laparoscopie, comme la suture, sont facilitées. D autre part la vision 3D reproduit la sensation de profondeur [1]. - Raccourcissement de la courbe d apprentissage (learning curve) L apprentissage de la laparoscopie est plus aisé en chirurgie robotisée en raison des mouvements plus agiles des poignets permettant 7 degrés de liberté. La vision 3D permet d autre part de recréer des conditions visuelles proches de la voie ouverte [15]. L apprentissage de la laparoscopie semble plus rapide [36]. - Diminution de la fatigue et amélioration du confort du chirurgien. Le chirurgien travaille assis dans une position ergonomique, permettant d allonger les durées opératoires sans excès de fatigue. L absence de tremblement et la stabilité de l image contribuent au confort chirurgical. - Possibilité d intervention à distance. La délocalisation du lieu de travail sur une console laisse libre cours à l imagination concernant le lieu de contrôle du robot (bureau, domicile, longues distances) ou les salles d opération (sous-marin, espace, champ de bataille). La première intervention transcontinentale a été effectuée par le Pr Marescaux à l aide du système Zeus en opérant de New-York une patiente installée à Strasbourg L intervention pratiquée était une cholecystectomie. Le facteur limitant à une telle intervention était le réseau de télécommunication qui nécessitait un débit très important afin de ne pas engendrer de délai entre le geste sur la console et sur le patient. Une bande passante de 10 megabits/s avait été mise à disposition par France Telecom par l intermediaire d un réseau de fibre optique terrestre à grande vitesse (France Telecom/Equant). Le délai de mouvement était de 155 msec permettant de réaliser l intervention avec succès [27]. Leurs inconvénients : - Nécessité d outils spécifiques Chaque système utilise des outils spécifiques incompatibles avec la chirurgie coelioscopique standard. Sur DaVinci les instruments ont une durée de vie limitée. - Absence de retour de force. Il n existe aucune indication sur la force exercée sur chaque instrument en dehors des sensations visuelles. Ce manque de renseignement est particulièrement préjudiciable en particulier dans la réalisation de nœuds intra-corporels [12]. La technologie existe pourtant. MADHANI a décrit un système robotique (Black Falcon) en utilisant une interface haptique à retour d effort Phantom (SensAble Technologie Inc) [26]. - Absence de sensation tactile Cet inconvénient est peu marqué par rapport à la chirurgie coelioscopique standard car au cours de cette dernière la palpation reste très limitée. Cet inconvénient est seulement valable en comparant la technique à la chirurgie ouverte. - Encombrement Le système DaVinci est réellement très encombrant. La salle du bloc opératoire doit être grande et les aides sont positionnés inconfortablement [12]. Avec Zeus, l encombrement est plus réduit. - Temps d installation L installation du robot nécessite une préparation stérile des bras par des housses plastiques qui est consommatrice de temps. Avec Zeus, le temps d installation moyen est de 18 minutes [29]. Le temps d installation du robot DaVinci est comparable dans des équipes très expérimentées avec du personnel habitué à la technique. - Coût Les robots sont extrêmement chers et inabordables pour la majorité des centres. Le prix d un robot DaVinci est de 1.125.000 auquel se rajoute un coût de maintenance annuel de 120.000. D autre par t il faut compter environ 2000 de matériel par inter vention. Dans notre société évoluée, la question du prix n est pas une limite au progrès, toutefois une technologie aussi chère doit s accompagner d avantages certains. Lorsqu il n y a pas de bénéfice certain, comme c est le cas actuellement, il est difficile de proposer l utilisation de robots télé-opérateurs en dehors de protocoles d évaluation dans des centres de recherche. Le coût d acquisition de Zeus était moins élevé (900.000 ) mais n est plus disponib le du fait de la disparition de Computer Motion. APPLICATIONS UROLOGIQUES L application en urologie des techniques robotisées est vaste. Une large bibliographie illustre l intérêt de la communauté urologique dans le domaine. Pyeloplasties La pyeloplastie selon la technique de Anderson-Hynes réalisée sous coelioscopie est la méthode de référence incontestée du traitement d un syndrome de la jonction pyelo-urétérale. La réalisation de l anastomose pyelo-urétérale est la difficulté majeure. SUNG a été le premier à reporter l expérience de pyeloplasties robotisées chez le porc. Il n existait pas de différence en comparant les durées opératoires et d anastomose en utilisant Zeus ou la coelioscopie conventionnelle [40]. Chez l humain, GETTMAN a publié ses résultats concernant les pyeloplasties opérées avec DaVinci. Il retrouvait une amélioration significative des durées opératoires et des temps d anastomose [13]. La courbe d apprentissage semble raccourcie [20]. Chirurgie rénale et surrénalienne GILL a utilisé Zeus pour la réalisation de nephrectomies et de surrénalectomies chez 5 porcs [14]. La durée opératoire était diminuée dans les cas d utilisation du robot, les pertes sanguines étaient équivalentes. SUNG a comparé les 2 systèmes existants (Zeus et DaVinci) et a retrouvé une diminution de la durée opératoire en faveur du système DaVinci [39]. GUILLONNEAU a été le premier à décrire l utilisation du robot Zeus dans 9

Tableau III. Systèmes de visualisation en 3 dimensions. Da Vinci Zeus Caméra Caméra stéréoscopique binoculaire Système de visualisation Immersion dans le champ opératoire Vision sur un moniteur Port de lunettes polarisantes Avantages Contrôle intuitif des instruments Précision des gestes Apprentissage plus rapide la réalisation d une nephrectomie chez l homme [16]. Un cas de transplantation rénale assistée par robot en chirurgie ouverte a été décrit sans complication [19], mais l application en pratique courante ne parait pas évidente, par contre le prélèvement de rein laparoscopique chez donneur vivant peut présenter un intérêt en raison de la dissection plus précise et de la confiance amenée par le robot dans cette chirurgie ne souffrant pas de l erreur technique [18]. Prostatectomie radicale Les publications récentes font objet d une pratique de plus en plus courante de prostatectomies effectuées par voie laparoscopique. L intérêt du robot dans cette chirurgie difficile est de réaliser une intervention moins éprouvante permettant au chirurgien de se retrouver dans des conditions satisfaisantes au moment de confectionner l anastomose urétro-vésicale en fin d intervention. Les équipes ayant rapporté les premiers résultats appartiennent à des centres rompus à la pratique des prostatectomies radicales laparoscopiques conventionnelles. Pasticier a rapporté des résultats similaires ente chirurgie robotisée et conventionnelle en montrant que l utilisation du robot DaVinci simplifiait la confection de l anastomose [34]. Abbou a apporté les mêmes conclusions concernant les temps d anastomose mais a retrouvé une durée opératoire plus longue en utilisant le robot (DaVinci) [1]. La courbe d apprentissage semble plus rapide qu en chirurgie laparoscopique [36]. MENON a publié les résultats comparant les résultats d une étude comparant 30 patients opérés par laparoscopie robotisée et 30 patients opérés par voie rétropubienne. Les procédures effectuées avec le robot DaVinci étaient significativement plus longues, mais les pertes sanguines, la douleur post-opératoire et la durée d hospitalisation étaient diminuées. Les complications post-opératoires et les marges positives étaient comparables pour les 2 techniques 30. TEWARI a prolongé la série de l équipe de l institut Vattikuti de Cleveland (Ohio) en incluant 300 patients. Dans sa série, les marges chirurgicales étaient significativement diminuées (9% contre 23%), les résultats fonctionnels sur la continence et les érections étaient également meilleurs et le temps d opération moyen (160 min) étaient comparables entre la technique laparoscopique robotisée et la technique rétropubienne [41]. Mais ces amélioration n étaientelles pas liées à la technique laparoscopique plutôt qu au robot? Chirurgie de la vessie La littérature fait objet de plusieurs publications de l utilisation du robot en chirurgie vésicale. L intérêt principal du robot semble être dans la réalisation des anastomoses urétéro-iléales et urétro-néovésicales qui peuvent être réalisées plus aisément en intra-corporel, évitant le recours à une laparotomie même minimale pour la confection des anastomoses [3]. La place de la laparoscopie en chirurgie cancérologique de la vessie est largement débattue. Les résultats carcinologiques n ont pas été assez évalués. La chirurgie laparoscopique robotisée trouve mieux sa place en chirurgie non carcinologique [21]. CONCLUSION L avenir de la chirurgie robotisée, sous la forme actuelle, n est pas certain en raison surtout de son coût. Toutefois, si l utilisation de la robotique amène un progrès, nul doute que les évolutions ultérieures permettront de repousser un peu plus les limites de la chirurgie laparoscopique. Le progrès n est limité que par les frontières de notre imagination. Les dispositifs robotisés actuels se présentent sous 2 types dont les finalités sont différentes. Les robots porte-endoscope ont pour objectif de diminuer la fatigue du chirurgien et les coûts opératoires. Les développements devront donc se faire vers des systèmes rapides à poser, de faible encombrement et de coût de plus en plus réduit. Les robots télé-manipulateurs doivent permettre d accentuer la dextérité de l opérateur, de mieux voir, d automatiser certaines tâches et d élargir les limites des indications de la chirurgie laparoscopique. L urologie a toujours été une discipline accueillant les technologies nouvelles, l abondance des publications sur l utilisation de la robotique dans le domaine urologique montre l intérêt de la communauté envers cette nouvelle technologie. L expérience accumulée permettra de faire évoluer les techniques. REFERENCES 1. ABBOU C.C., HOZNEK A., SALOMON L., OLSSON L.E., LOBONTIU A., SAINT F., CICCO A., ANTIPHON P., CHOPIN D. Laparoscopic radical prostatectomy with a remote controlled robot. J. Urol., 2001 ; 165 : 1964. 2. AIONO S., GILBERT M., SOIN B., FINLAY P.A., GORDON A. Controlled trial of the introduction of a robotic camera assistant (EndoAssist) for laparoscopic cholecystectomy. Proc. of the 11th Annual scientific meeting of the society for minimally invasive therapy, Boston, USA., 1999 3. BALAJI K. C., YOHANNES P., McBRIDE C.L., OLEYNIKOV D., HEMS- TREET G.M. 3RD. Feasibility of robot-assisted totally intracorporeal laparoscopic ileal conduit urinary diversion : initial results of a single institutional pilot study. Urology, 2004 ; 63 : 51. 4. BALLANTYNE G. H., MOLL F. : The da Vinci telerobotic surgical system: the virtual operative field and telepresence surgery. Surg Clin North Am, 2003 ; 83 : 1293. 5. BALLESTER P., JAIN Y., HAYLETT K.R., McCLOY R.F. Comparison of task performance of robotic camera holders EndoAssist and AESOP. Computer Assisted Radiology and Surgery, proc. of the 15th Intl. congress and exhibition. Elsevier science. 1071, 2001. 6. BERKELMAN J., CINQUIN P., TROCCAZ J., AYOUBI J.M., LETOU- BLON C. Development of a compact-cable driven laparoscopic endoscope manipulator. Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI), Lectures notes in computer science, Sepember 2002 ; 17. 7. BERKELMAN J., CINQUIN P., TROCCAZ J., AYOUBI J.M., LETOU- BLON C., BOUCHARD C. A compact, compliant laparoscopic endoscope manipulator. International conference on robotics and automation, IEEE : 1870, 2002. 8. CASSILLY R., DIODATO M.D., BOTTROS M., DAMIANO R.J. JR. Optimizing motion scaling and magnification in robotic surgery. Surgery, 2004 ; 136 : 291. 10

9. CHAN A.C., CHUNG S.C., YIM A.P., LAU J.Y., NG E.K., LI A.K. Comparison of two-dimensional vs three-dimensional camera systems in laparoscopic surgery. Surg. Endosc., 1997 ; 11 : 438. 10. FRANCO D., ABBOU C.C., FAGNIEZ P.L. : Bras robotisé à commande vocale pour la chirurgie endoscopique. Recommandations du CEDIT (Comité d'evaluation et de Diffusion des Innovations Technologiques. cedit.aphp.fr, 2002. 11. FRANZINO R.J. : The Laprotek surgical system and the next generation of robotics. Surg Clin North Am, 2003 ; 83 : 1317. 12. GETTMAN M.T., BLUTE M.L., PESCHEL R., BARTSCH G. Current status of robotics in urologic laparoscopy. Eur Urol, 2003 ; 43 : 106. 13. GETTMAN M.T., NEURURER R., BARTSCH G., PESCHEL R., ANDER- SON-HYNES Anderson-Hynes dismembered pyeloplasty performed using the da Vinci robotic system. Urology, 2002 ; 60 : 509. 14. GILL I.S., SUNG G.T., HSU T.H., MERANEY A.M. Robotic remote laparoscopic nephrectomy and adrenalectomy : the initial experience. J. Urol., 2000 ; 164: 2082. 15. GUILLONNEAU B. : What robotics in urology? A current point of view. Eur. Urol., 2003 ; 43: 103. 16. GUILLONNEAU B., CAPPELE O., MARTINEZ J.B., NAVARRA S., VAL- LANCIEN G. Robotic assisted, laparoscopic pelvic lymph node dissection in humans. J. Urol., 2001 ; 165 : 1078. 17. HOENING D.M., SHALHAV A.L., ARCANGELI C.G., OSTRANDER D.D., ELBAHNASY A.M., CLAYMAN R.V. Under-table mounting for AESOP robot for laparoscopic flank surgery. Min Invas Ther Allied Technol, 1997 ; 5/6 : 460. 18. HORGAN S., VANUNO D., SILERI P., CICALESE L., BENEDETTI E. Robotic-assisted laparoscopic donor nephrectomy for kidney transplantation. Transplantation, 2002; 73 : 1474. 19. HOZNEK A., ZAKI S.K., SAMADI D.B. SALOMON L., LOBONTIU A., LANG P. Robotic assisted kidney transplantation: an initial experience. J. Urol., 2002 ; 167 : 1604. 20. HUBERT J. : Robotic pyeloplasty. Curr. Urol. Rep., 2003 ; 4 : 124. 21. HUBERT J., FEUILLU B., BEIS J.M., COISSARD A., MANGIN P., ANDRE J.M. Laparoscopic robotic-assisted ileal conduit urinary diversion in a quadriplegic woman. Urology, 2003; 62 : 1121. 22. JANETSCHEK G., BARTSCH G., KAVOUSSI L.R. : Transcontinental interactive laparoscopic telesurgery between the United States and Europe. J Urol, 1998 ; 160 : 1413. 23. KANG H., WEN J.T. : Robotic knot tying in minimally invasive surgery. Proceedings of the IEEE/ RSJ International Conference on Intelligent robots and Systems, Seoul, Korea : 1421, 2002. 24. KAVOUSSI L.R., MOORE R.G., ADAMS J.B., PARTIN A.W. Comparison of robotic versus human laparoscopic camera control. J. Urol., 1995 ; 154 : 2134. 25. KAVOUSSI L.R., MOORE R.G., PARTIN A.W.. BENDER J.S., ZENIL- MAN M.E., SATAVA R.M. Telerobotic assisted laparoscopic surgery: initial laboratory and clinical experience. Urology, 1994 ; 44 : 15. 26. MADHANI A.J., NIEMEYER G., SALISBURY J.K. : The black falcon: A tele-operated surgical instrument for minimally invasive surgery. Proc. of the IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Victoria B.C., Canada., 1998. 27. MARESCAUX J., LEROY J., GAGNER M., RUBINO F., MUTTER D., VIX M., BUTNER S.E., SMITH M.K. Transatlantic robot-assisted telesurgery. Nature, 2001 ; 413 : 379. 28. MARESCAUX J., LEROY J., RUBINO F., SMITH M., VIX M., SIMONE M., MUTTER D..Transcontinental robot-assisted remote telesurgery : feasibility and potential applications. Ann. Surg., 2002 ; 235 : 487. 29. MARESCAUX J., RUBINO F. : The ZEUS robotic system : experimental and clinical applications. Surg Clin North Am, 2003 ; 83 : 1305. 30. MENON M., TEWARI A., BAIZE B., GUILLONNEAU B., VALLANCIEN G. Prospective comparison of radical retropubic prostatectomy and robotassisted anatomic prostatectomy: the Vattikuti Urology Institute experience. Urology, 2002 ; 60 : 864. 31. MORAN M.E. : Robotic surgery: urologic implications. J Endourol, 2003 ; 17 : 695. 32. MOSSO-VASQUEZ J.L. : Electromechanical arm articulated on the surgeon's thorax., Kalender WA Editor ed, 2001. 11 33. PARTIN A.W., ADAMS J.B., MOORE R.G., KAVOUSSI L.R. Complete robot-assisted laparoscopic urologic surgery : a preliminary report. J. Am. Coll. Surg., 1995 ; 181 : 552. 34. PASTICIER G., RIETBERGEN J.B., GUILLONNEAU B., FROMONT G., MENON M., VALLANCIEN G. Robotically assisted laparoscopic radical prostatectomy : feasibility study in men. Eur Urol, 2001 ; 40 : 70. 35. POLET R., DONNEZ J. : Gynecologic laparoscopic surgery with a palmcontrolled laparoscope holder. J Am Assoc Gynecol Laparosc, 2004 ; 11. 36. RASSWEILER J., FREDE T., SEEMANN O., STOCK C., SENTKER L. Telesurgical laparoscopic radical prostatectomy. Initial experience. Eur Urol, 2001 ; 40 : 75. 37. REICHENSPURNER H., BOEHM D.H., GULBINS H. DETTER C., DAMIANO R., MACK M., REICHART B. Robotically assisted endoscopic coronary artery bypass procedures without cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovasc Surg, 1999 ; 118 : 960. 38. REICHENSPURNER H., DAMIANO R.J., MACK M., BOEHM D.H., GULBINS H., DETTER C., MEISER B., ELLGASS R., REICHART B. Use of the voice-controlled and computer-assisted surgical system ZEUS for endoscopic coronary artery bypass grafting. J Thorac Cardiovasc Surg, 1999 ; 118 : 11. 39. SUNG G.T., GILL I.S. : Robotic laparoscopic surgery : a comparison of the DA Vinci and Zeus systems. Urology, 2001 ; 58 : 893. 40. SUNG G.T., GILL I.S., HSU T.H. : Robotic-assisted laparoscopic pyeloplasty: a pilot study. Urology, 1999 ; 53 : 1099. 41. TEWARI A., SRIVASATAVA A., MENON M. : A prospective comparison of radical retropubic and robot-assisted prostatectomy: experience in one institution. BJU Int, 2003 ; 92 : 205. 42. TROCCAZ J. : La robotisation médicale en France. Montpellier, 1999. 43. ZUCKER K.A. : Laparoscopy and robotic surgery. Philadelphia: Lippincoot Williams & Wilkins, pp. 803-808, 2001. SUMMARY Use of robotics in laparoscopic urological surgery: state of the art. Objective: To evaluate the current place of robotics in laparoscopic urological surgery. Material and Methods: A review of the international literature was conducted to evaluate the various available endoscope robot systems and telemanipulator robots and to establish their practical limitations and their contribution to surgery. Results: Robotic systems are based on various structures, which each present specific disadvantages. Two types of systems can be distinguished: endoscope robots and telemanipulator robots (complete robotic systems) with different degrees of complexity, dimensions and costs. Each system is different in terms of service rendered. Endoscope robot systems (EndoAssist, AESOP, LapMan) are reliable and eliminate the need for an assistant to hold the camera. Man-machine interfaces can be manual, by pedal or by voice recognition. They are relatively large and expensive, limiting their diffusion at the present time. Complete instrument-handling robots (master-slave manipulators) are currently represented by 2 robots (Zeus and Da Vinci) which have demonstrated their efficacy in many difficult operations. Their very high cost and their large dimensions also constitute limitations to their diffusion, making them inaccessible to the majority of centres. The urological community has largely contributed to the evaluation of robots in laparoscopic operations, as reflected by the large number of publications. Conclusion: Considerable technological progress has been made over recent years to make laparoscopic surgery more accessible. Current robotized tools are still imperfect systems, but, in the future, may possibly facilitate difficult laparoscopic operations, particularly in urology. Key Words : Robotics, telemanipulator, endoscope robot systems, laparoscopy.