Note ABES Flexible steerable intraluminal robots during complex procedures : assistance through high-level control Robots intraluminaux flexibles et orientables lors de procédures complexes : assistance par un contrôle de haut niveau Télémanipulation Commande de robot Commande assistée Chirurgie mini-invasive Telemanipulation Robot control Assisted control Minimally invasive surgery 629.89 610 Robotique en médecine Chirurgie mini-invasive Des robots intraluminaux flexibles et orientables ont été mis au point pour naviguer, inspecter et effectuer des procédures chirurgicales complexes à l'intérieur du système digestif du patient, réduisant ainsi l'incidence élevée et le taux de mortalité du cancer colorectal. Ces robots sont généralement composés de deux bras à l'extrémité du corps, formant une architecture cinématique couplée avec jusqu'à 10 degrés de liberté. Cette thèse se concentre sur le développement d'une assistance robotique pour relever les défis (l'architecture couplée et le nombre élevé de degrés de liberté) des robots intraluminaux flexibles et orientables dans des environnements chirurgicaux complexes, en réduisant les risque associés à des procédures chirurgicales complexes, telles que l'étape de dissection de la dissection sous-muqueuse endoscopique et le cas de la coloscopie et de la biopsie. Une modélisation des tâches chirurgicales est proposée afin de les formuler sous forme d'objectifs et de contraintes dans une commande basée optimisation. Une étude de validation avec 10 sujets pour le cas de la dissection montre une meilleure performance de la tâche chirurgicale avec une légère pénalité temporelle, en comparaison avec le mode manuel dans un environnement simulé. Dans le cas de la coloscopie et de la biopsie, les résultats montrent que pour un modèle de côlon réaliste, la tâche chirurgicale peut être exécutée automatiquement grâce au contrôle coordonné proposé. Les travaux futurs devront réaliser une validation approfondie des approches de commande proposées en vue d'un transfert préclinique et clinique. Flexible steerable intraluminal robots have been developed to navigate, inspect and perform complex surgical procedures inside the patient's digestive system, reducing the high incidence and mortality rate of colorectal cancer. Flexible steerable intraluminal robots are typically composed of two arms at the tip of the body, forming a coupled kinematic architecture with up to 10 degrees of freedom. This thesis focuses on the development of robotic assistance to handle the challenges (the coupled architecture and the high number of degrees of freedom) of flexible steerable intraluminal robots in complex surgical environments, reducing the risk of incorrectly performing complex surgical procedures, such as the dissection stage of endoscopic submucosal dissection and the colonoscopy and biopsy case. The surgical tasks are modelled and formulated as objectives and constraints in an optimization-based control framework based on the task-function approach. A validation study with 10 subjects for the dissection case shows a better performance of the surgical task at a time penalty, in comparison with the manual mode in a simulated environment. In the colonoscopy and biopsy case, results show that for a realistic colon model, the surgical task can be performed automatically by coordinated control in a benchtop experiment. Future work should perform in-depth validation of the proposed control approaches for preclinical and clinical transfer. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 44812686 https://theses.hal.science/tel-04849657 application/pdf 44788344 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2024/Gonzalez_Fernando_2024_ED269.pdf http://www.theses.fr/2024STRAD020/abes https://theses.hal.science/tel-04849657 https://theses.hal.science/tel-04849657 https://theses.hal.science/tel-04849657 Gonzalez Herrera Jose Fernando 1991-12-06 FR 275026353 0EFB1U086D3 21927860 4200046 https://theses.fr/2024STRAD020 2024STRAD020 https://doi.org/10.70675/5ed6b13fz2357z4c20za423zf90e277a9af4 2024-09-06 Robotique Strasbourg 131056549 Université catholique de Louvain (1435-1970) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 029115930 Doctorat Docteur es non oui Mathelin Michel de MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 079382983 De Schutter Joris MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 077911571 Laroche Edouard MADS_PRESIDENT_DU_JURY 168812339 Vander Poorten Emmanuel MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 253996198 Borghesan Gianni MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 282287787 Rosa Benoît MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 17728708X Casals Alicia MADS_RAPPORTEUR_1 06701870X Zemiti Nabil MADS_RAPPORTEUR_2 110353900 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 269 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 260728 176969721 ddc:620 ddc:610 Université catholique de Louvain (1435-1970) Mathelin Michel de De Schutter Joris Laroche Edouard Vander Poorten Emmanuel Borghesan Gianni Rosa Benoît Casals Alicia Zemiti Nabil 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 ; 2013-....) PDF 44812686