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Thèse soutenue le 28 Novembre 2005 à l'INSA de Strasbourg. Le jury était composé de: Le mémoire est disponible ici.
Je tiens à remercier les personnes présentes à ma soutenance, notamment les membres du jury, mes amis, ma famille et sourtout ma mère et mon père récemment disparu.

Robotique médicale:

Les interventions radiologiques percutanées consistent en l'insertion d'aiguilles dans le corps d'un patient afin d'atteindre des cibles anatomiques particulières telles que des tumeurs.
Ces procédures, nécessitant une grande précision, obligent le radiologue à surveiller l'insertion des aiguilles en utilisant des dispositifs d'imagerie temps-réel tels que les scanners tomographiques à rayons X. Actuellement, ces procédures sont coûteuses en temps, ont une précision de l'ordre du centimètres, et surtout exposent le radiologue à des doses considérables de rayons X.
La robotique permet de remplacer le bras du radiologue dans la phase d'insertion d'une aiguille sous contrôle scanner. La robotisation a l'avantage de protéger le praticien, tout en offrant des possibilités supplémentaires de navigation, de guidage, et donc de précision.
Nous avons construit un robot compatible mécaniquement à ce type d'opération (voir photos sur la page web de l'EAVR). Le projet est développé en partenariat avec l'INSA de Strasbourg.

Automatique et technologie :

La commande du robot est effectuée par un PC sous en environnement temps-réel (Linux RTAI). Le robot utilise des moteurs piézo-électriques, et une planification de trajectoire avec évitemment des auto-collisions.

Vision:

La boucle de retour se fait principalement par le chirurgien, selon une structure 'Maître-esclave'. Pour assurer un positionnement fiable par asservissement en position, nous estimons la position du robot dans le repère de l'image afin d'obtenir des consignes en position et en orientation de l'aiguille. Cette estimation de pose 3D utilise le principe de la stéréotaxie à des marqueurs tridimensionnels.


Exemple de visualisation d'un recalage:

Video de pointage laser
Video de principe

Interface Homme/Machine

Une interface haptique sera utilisée prochainement afin d'offrir une sensation proche de celle que le chirurgien ressent lors d'une intervention manuelle. Cette commande en effort est le sujet d'un autre travail de recherche en cours.

Enseignements

Année 2005-2006 (1/2 ATER)

TP automatique ENSPS-FIP1A (24h TP)

TP automatique continu/discret ENSPS-1A/2A (2*32h TP)

TD automatique discret ENSPS-2A (2*26h TD)

Année 2004-2005 (1/2 ATER)

TP automatique ENSPS-FIP1A (24h TP)

TP automatique continu/discret ENSPS-1A/2A (2*32h TP)

TD automatique continu ENSPS-1A (26h TD)

Année 2003-2004 (Vacataire)

TP automatique ENSPS-FIP1A (24h TP)

TD/TP algorithmique & programmation C Deug MIAS 2 (ULP) (26h TD+52h TP)

Année 2002-2003 (Vacataire)

TP informatique C ENSPS-FIP1A (32h TP)

TD/TP algorithmique & programmation C Deug MIAS 2 (ULP) (26h TD+52h TP)

TD outils num?ique de simulation (MATLAB) ENSPS1A (12h TD)

Année 2001-2002 (Vacataire)

TP informatique C ENSPS-FIP1A (32h TD)

TP ENSPS2A Automatique, asservissement num?ique (32h TP)

Travaux Personels Encadr?TPE) ENSPS2A Automatique identification et asservissement visuel (8 ?udiants - 2 semaines)

Publications

Magazine

Maurin, B., Masoud, O., Papanikolopoulos, N.P., "Computer vision algorithms for monitoring crowded scenes", IEEE Robotics & Automation Magazine special issue on Robotic Technologies applied to Intelligent Transportation Systems, March 2005. Lien vers PDF

Conférences

B. Maurin, B. Bayle, J. Gangloff, O. Piccin, M. de Mathelin, P. Zanne "A Robotized Positioning Platform Guided by Computed Tomography : Practical Issues and Evaluation", IEEE International Conference on Robotics and Automation, Orlando, USA, May 2006. Lien vers PDF

B. Maurin, C. Doignon, J. Gangloff, B. Bayle, M. de Mathelin, O. Piccin, A. Gangi "CT-Bot: A stereotactic-Guided Robotic Assistant for Percutaneous Procedures of the Abdomen", Medical Imaging 2005, San Diego, February 2005. Lien vers PDF

B. Maurin, C. Doignon, J. Gangloff, B. Bayle, M. de Mathelin, O. Piccin, A. Gangi "Needle tip positioning on the abdomen with a novel stereotaxic robotic assistant", Conference SURGETICA 2005, Chambery, January 2005.

B. Maurin, O. Piccin, B. Bayle, J. Gangloff, M. de Mathelin, "A Parallel 5 DOF Positioner for Semi-Spherical Workspaces" ASME Design Engineering Technical Conferences (DETC 04), Salt Lake City, September 2004. Lien vers PDF

B. Maurin, J. Gangloff, B. Bayle, M. de Mathelin, O. Piccin, P. Zanne, C. Doignon, L. Soler, A. Gangi, "A parallel robotic system with force sensors for percutaneous procedures under CT-guidance", Medical image computing and computer assisted intervention (MICCAI 04), St-Malo, France, September 2004. Lien vers PDF

B. Maurin, O. Piccin, B. Bayle, J. Gangloff, M. de Mathelin, L. Soler, A. Gangi, "A New robotic System For CT-guided Percutaneous Procedure With Haptic Feedback" Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 04), Chicago, June 2004. Lien vers PDF

Maurin B., Barbé L., Bayle B., Zanne P., Gangloff J., de Mathelin M., Gangi A., Soler L., Forgione A., "In Vivo Study of Forces During Needle Insertions", in Proc. Medical Robotics Navigation and Visualisation Scientific Workshop (MRNV 04), Remagen, Germany, March 2004. Lien vers PDF

Maurin B., Doignon C., de Mathelin M., Gangi A., "Pose reconstruction with an uncalibrated Computed Tomography imaging device", in Proc. IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp.455-460, Madison, WI, June. 2003. Lien vers PDF

Maurin B., Masoud O., Papanikolopoulos N.P., "Monitoring crowded traffic scenes", in Proc. IEEE 5th International Conference on Intelligent Transportation Systems, pp.19-24, Singapore, Sep. 2002. Lien vers PDF

Maurin, B., Masoud, O., Papanikolopoulos, N.P., "Camera Surveillance of Crowded Traffic Scenes", Proc. ITS America Tenth Annual Meeting, pp. 14, Long Beach, CA, Apr. 2002. Lien vers PDF

Liens

Last modification: may 2008
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