Note ABES Optimisation et planification préopératoire des trajectoires en conditions statiques et déformables pour la chirurgie guidée par l'image Preoperative path planning and optimization in static and deformable conditions for image-guided minimally invasive surgery Chirurgie guidée par l'image Résolution de contraintes géométrique Simulation biomécanique Optimisation multi-critères Image-guided surgery Geometric constraints solving Biomechanical simulation Multi-criteria optimization 629.8 617.9 Chirurgie mini-invasive Appareils et matériel Imagerie médicale Informatique Contraintes (intelligence artificielle) Planification -- Informatique Biomécanique Simulation par ordinateur En chirurgie mini-invasive guidée par l’image, une planification préopératoire précise des trajectoires des outils chirurgicaux est un facteur clé pour une intervention réussie. Cependant, une planification efficace est une tâche difficile, qui peut être considérablement améliorée en considérant différents facteurs contributifs tels que les déformations biomécaniques intra-opératoires, ou en introduisant de nouvelles techniques d'optimisation. Dans ce travail, nous nous concentrons sur deux aspects. Le premier aspect porte sur l'intégration de la déformation intra-opératoire dans le processus de planification de trajectoire. Nos méthodes combinent des techniques d'optimisation géométrique à base de simulations biomécaniques. Elles sont caractérisées par un certain niveau de généralité, et ont été expérimentées sur deux types d’interventions chirurgicales: les procédures percutanées pour l'ablation de tumeurs hépatiques, et la stimulation cérébrale profonde en neurochirurgie. Deuxièmement, nous étudions, mettons en œuvre, et comparons plusieurs approches d'optimisation en utilisant des méthodes qualitatives et quantitatives, et nous présentons une méthode efficace d'optimisation évolutionnaire multicritères à base de Pareto qui permet de trouver des solutions optimales qui ne sont pas accessibles par les méthodes existantes. In image-guided minimally invasive surgery, a precise preoperative planning of the surgical tools trajectory is a key factor to a successful intervention. However, an efficient planning is a challenging task, which can be significantly improved when considering different contributing factors such as biomechanical intra-operative deformations, or novel optimization techniques. In this work, we focus on two aspects. The first aspect addresses integrating intra-operative deformation to the path planning process. Our methods combine geometric-based optimization techniques with physics-based simulations. They are characterized with a certain level of generality, and are experimented on two different surgical procedures: percutaneous procedures for hepatic tumor ablation, and in neurosurgery for Deep Brain Stimulation (DBS). Secondly, we investigate, implement, and compare many optimization approaches using qualitative and quantitative methods, and present an efficient evolutionary Pareto-based multi-criteria optimization method which can find optimal solutions that are not reachable via the current state of the art methods. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 12379011 Université de Strasbourg Strasbourg 2017-12-31 https://theses.hal.science/tel-03270941 application/pdf 12288411 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2016/Hamze_Noura_2016_ED269.pdf http://www.theses.fr/2016STRAD024/abes https://theses.hal.science/tel-03270941 https://theses.hal.science/tel-03270941 https://theses.hal.science/tel-03270941 Hamze Noura 1983-05-24 SY 201763605 21009480 https://theses.fr/2016STRAD024 2016STRAD024 https://doi.org/10.70675/72847bc0za417z47b7z82ffz360af8460183 2016-06-21 Informatique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Essert Caroline MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 067239773 Joskowicz Leo MADS_PRESIDENT_DU_JURY 201763958 Fichtinger Gabor MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 156012979 Joskowicz Leo MADS_RAPPORTEUR_1 201763958 Promayon Emmanuel MADS_RAPPORTEUR_2 122021150 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 MA 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 UMR7357 176969721 260728 ddc:620 ddc:610 Essert Caroline Joskowicz Leo Fichtinger Gabor Joskowicz Leo Promayon Emmanuel École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 12379011 confidentialité 2016-06-21 2021-06-21 confidentialité 2016-06-21 2021-06-21 confidentialité 2016-06-21 2021-06-21 confidentialité 2016-06-21 2021-06-21