Conception et réalisation d'un robot d'insertion d'aiguille pour les procédures percutanées sous imageur scanner
Langue Français
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Auteur : Maurin, Benjamin
Date de soutenance : 28-11-2005
Directeur(s) de thèse : De Mathelin, Michel
Établissement de soutenance : Université Louis Pasteur (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
Discipline : Électronique, microélectronique, optique et lasers, optoélectronique, micro-ondes
Classification : Informatique
Mots-clés libres : Robotique en médecine
Mots-clés :
- Robotique en médecine
- Thèses et écrits académiques
- Stéréotaxie
- Thèses et écrits académiques
- Radiologie interventionnelle
- Thèses et écrits académiques
Résumé : Cette thèse concerne la conception et la réalisation d'un assistant robotique pour les procédures percutanées par retour scanner (tomodensitométrie à rayons X, TDM), utilisées en radiologie pour guider manuellement des aiguilles jusqu'à des tumeurs. Le suivi de trajectoire implique l'acquisition renouvelée d'images TDM, donc une sur-exposition nocive. Nous avons proposé un assistant qui se substitue au bras du radiologue pendant les phases initiales d'alignement et de maintien de l'aiguille. La tâche d'insertion est séparée en deux sous-tâches complémentaires et mutuellement exclusives: l'une est le positionnement par un manipulateur actif, l'autre est l'insertion par un dispositif d'enfoncement passif. A partir d'un cahier des charges précis nous avons donné une solution cinématique parallèle à cinq degrés de liberté. Après l'étude des modèles classiques: géométrique inverse, direct et cinématique, nous avons proposé des résultats de simulation illustrant la mobilité et l'espace de travail du manipulateur. Puis, nous avons décrit la réalisation issue de la conception assistée par ordinateur: actionneurs piézo-électriques, simulation et commande en position avec génération de trajectoire sans collision entre deux consignes. Pour placer automatiquement un intrument suivant une trajectoire définie dans une image TDM, nous avons exposé une méthode stéréotaxique d'estimation de pose par marqueur tridimensionnel. Ce problème géométrique est résolu analytiquement ou numériquement, puis utilisé dans algorithme d'appariement automatique pour le calcul de la pose. Des premières expérimentations en conditions cliniques terminent ce travail: positionnement automatique à partir d'une image TDM, pointage par laser et avec une aiguille, enfoncement manuel avec guidage sur des petites cibles. Ces résultats, réalisés sur un mannequin, sont une première évaluation de la précision de l'ensemble du système robotique et de la robustesse des méthodes de reconstruction de pose.
Entrepôt d'origine : 
Identifiant : ecrin-ori-289797
Type de ressource : Thèse
