Conception de robots à tubes concentriques et application à l'inspection des cellules olfactives

Design of concentric tube robots and application to the inspection of the olfactory cells

• Auteur / Autrice : Cédric Girerd
• Direction : Pierre Renaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 30/01/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Jocelyne Troccaz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kanty Rabenorosoa
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Szewczyk, Étienne Dombre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Troubles de l'olfaction

Biopsie

Cytodiagnostic

Voies olfactives

Robotique en médecine

Mots clés libres

Robotique médicale

Robots à tubes concentriques

Déploiement à la file indienne

Biopsie optique

Épithélium olfactif

Medical robotics

Concentric tube robots

Follow-the-leader deployment

Optical biopsy

Olfactory epithelium

Résumé

Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le cadre du projet ANR NEMRO, visant à étudier le lien entre déficience olfactive et maladies neurodégénératives. A cet effet, une biopsie optique de l’épithélium olfactif doit être réalisée. Son accès est cependant impossible, aujourd’hui, avec les outils conventionnels. Pour résoudre ce problème, nous proposons l’utilisation d’un robot à tubes concentriques (RTC). Sa synthèse est réalisée à partir d’images médicales. Elle prend en compte les critères de stabilité, la variabilité inter-sujet, et est associée à un déploiement ALFI (A La File Indienne). Le dispositif étant porté par le sujet, il doit être léger et compact. Une séquence de déploiement spécifique simplifie alors l’unité d’actionnement, et une implémentation est réalisée par fabrication additive multimatériaux. L’évaluation préliminaire d’un déploiement ALFI et des éléments de technologie clés a permis de valider l’approche retenue dans le projet NEMRO, ainsi que sa faisabilité.

This PhD thesis is part of the ANR NEMRO project, whose goal is to study the hypothetical correlation between olfactory deficiency and neurodegenerative diseases. For this purpose, an optical biopsy of the olfactory epithelium must be performed. However, this area is not accessible today with conventional tools. To go beyond this limitation, we propose to investigate the use a concentric tube robot (CTR). Its synthesis is performed from medical images. It takes into account the stability criteria, inter-subject variability, and is associated to a FTL (Follow-The-Leader) deployment. As the device is mounted on the subject, it has to be compact and lightweight. Thus, a specific deployment sequence simplifies the actuation unit, and an implementation is proposed using multimaterial additive manufacturing. Preliminary evaluations of the FTL deployment capabilities and the key components of the device allowed to validate the approach chosen for the NEMRO project, and its feasibility.