Note ABES Modeling and resolution of needle-tissue interactions for a fast and stable haptic rendering : application to hepatic percutaneous procedures Modélisation et résolution d'interactions aiguille-tissus pour un rendu haptique rapide et stable : application aux procédures hépatiques percutanées Simulation d’insertion d’aiguille Simulation temps-réel Résolution de contraintes Retour haptique Needle insertion simulation Real-time simulation Constraint problem solving Haptic rendering 006 Injections Simulation par ordinateur Tumeurs du foie Les procédures percutanées traitant certains cancers du foie améliorent le rétablissement des patients face aux chirurgies ouvertes, mais sont très complexes pour le médecin. Des dispositifs tels que des simulateurs numériques avec retour haptique favorisent l’entraînement à ces procédures délicates. Leur conception est toutefois complexe, car ils nécessitent une grande stabilité et performance de calcul pour permettre l’interaction de l’utilisateur. Cette thèse propose des méthodes numériques de modélisation d’un environnement et de résolution de contraintes garantissant performance et stabilité pour un simulateur d’insertion d’aiguille avec retour haptique, appliqué aux procédures hépatiques. Un traitement unifié de modèles hétérogènes et une résolution hybride des contraintes sont d’abord proposés, offrant performances et stabilité de simulation malgré un environnement complexe. Un schéma haptique asynchrone ainsi qu’une méthode de résolution de contraintes haute fréquence sont ensuite proposés, modélisant des interactions aiguille-tissus frottantes et déformables dans un cadre haptique. Un simulateur regroupant simulation, rendus haptique et visuel est enfin assemblé. Needle-based procedures to treat liver cancers improve patients’ recovery time compared to open surgeries, but they raise challenges for clinicians. Devices such as numerical simulators with haptic rendering facilitate training to these difficult procedures. However, their conception is complex, as high stability and computational performance are required to allow user interaction. This thesis proposes numerical methods to model an appropriate environment and solve constraints while ensuring both performance and stability for a needle insertion simulator with haptic rendering, applied to hepatic procedures. A unified processing of heterogeneous models and a hybrid constraint solving method are first proposed, offering simulation performance and stability in spite of a complex environment. An asynchronous haptic framework and a high-rate constraint solving method are then proposed, modeling frictional and deformable needle-tissue interactions in a haptic context. A simulator gathering a simulation and both visual and haptic rendering is eventually assembled. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 19123514 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2025/MARTIN_Claire_2025_ED269.pdf http://www.theses.fr/2025STRAD046/abes https://theses.hal.science/tel-05480217 https://theses.hal.science/tel-05480217 https://theses.hal.science/tel-05480217 Martin Claire 1999-09-13 FR 293334463 060109650JG 21919429 4200018 https://theses.fr/2025STRAD046 2025STRAD046 https://doi.org/10.70675/c0ea6524z026cz439fzb4e6zf9001d0c5fd7 2025-12-04 Informatique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Courtecuisse Hadrien MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 160833868 Lelevé Arnaud MADS_PRESIDENT_DU_JURY 115383905 Zara Florence MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 077050231 Adagolodjo Yinoussa MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 23655090X Marchal Maud MADS_RAPPORTEUR_1 230381383 Bello Fernando MADS_RAPPORTEUR_2 182428842 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:004 Courtecuisse Hadrien Lelevé Arnaud Zara Florence Adagolodjo Yinoussa Marchal Maud Bello Fernando 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 19123514