Modélisation des tissus mous dans leur environnement pour l'aide aux gestes médico-chirurgicaux

par Maud Marchal

Thèse de doctorat en Modèles et instruments en médecine et en biologie

Sous la direction de Jocelyne Pertin et de Emmanuel Promayon.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Dans le cadre de procédures médicales ou chirurgicales minimalement invasives, l'assistance aux cliniciens pour la planification et la réalisation de leurs gestes joue un rôle important dans la réussite des interventions. Cette thèse s'inscrit dans ce contexte des gestes médico-chirurgicaux assistés par ordinateur et propose une méthode de modélisation afin d'obtenir des simulations qui prennent en compte à la fois l'environnement naturel d'un organe donné et l'influence des instruments chirurgicaux. Le travail de modélisation est appliqué à la simulation de procédures médicales pour le diagnostic et le traitement du cancer de la prostate telles que les biopsies et les curiethérapies. Le modèle développé est un modèle physique discret qui permet notamment de simuler le comportement de tissus mous en interaction avec d'autres structures anatomiques. Une formulation basée sur un principe de mémoire de forme locale est proposée et permet de modéliser l'élasticité d'un matériau grâce à une mesure géométrique de la déformation locale. Une modélisation de l'insertion d'aiguilles dans des tissus mous complète le modèle de l'environnement anatomique. Afin de valider le comportement de la méthode de modélisation développée, une démarche expérimentale est proposée pour comparer les simulations obtenues avec d'une part différentes méthodes de modélisation des tissus mous et d'autre part des données réelles. La méthode a ensuite été appliquée à la simulation des deux procédures médicales étudiées afin de modéliser dynamiquement le comportement de la prostate dans son environnement anatomique et médica!.


  • Résumé

    This thesis concems soft tissue modeling for computer-assisted medical interventions. The main objective is to take into account complex anatomical configurations combined with the influence of surgical instruments for a given medical intervention. Two particular medical procedures are studied: biopsy for prostate cancer diagnosis and brachytherapy for treatment. The aim is to give displacement and deformation information to the physician. Ln this thesis, a fully-discrete model is presented to simulate both anatomical and medical environnements. The elasticity function is based on a shape memory principle, aIlowing to simulate both rigid and elastic transformations. Needle insertion modeling is also included in the model. Experiments are proposed to validate the behaviour and accuracy of the modeling method: they consist in comparing the modeling method with other soft tissue modeling methods su ch as Finite Element Method and with real data. Simulations of the two targeted surgical gestures are finally detailled

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Informations

  • Détails : 1 vol. (350 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 405 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0265/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS07/GRE1/0265
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