Simulation de navigation d'outils endovasculaires pour la planification de cathétérisme

Simulation of endovascular tools navigation for the planning of catheterism

• Auteur / Autrice : Vincent Guilloux
• Direction : Pascal Haigron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réalité virtuelle en médecine

Planification -- Informatique

Cathétérisme intraartériel

Simulation par ordinateur

Résumé

Cette thèse porte sur la simulation de navigation d'instruments flexibles pour la planification d'interventions endovasculaires.   Les principales fonctionnalités envisagées concernent la modélisation d'outils hétérogènes et d'extrémités formées, la manipulation conjointe de plusieurs outils (guide et sonde) ainsi que l'intégration d'une description fine des données spécifiques au patient. Afin de reproduire les différentes caractéristiques des outils, une nouvelle modélisation discrète basée sur une représentation multi-corps et multi-couches est proposée. Pour gérer les différents types d'interactions impliquées dans la simulation, l'approche proposée intègre des fonctions de détection/gestion de collisions temps réels exploitant les fonctions graphiques matérielles, ainsi que des processus de déformation combinant propagation de contrainte angulaire et relaxation élastique. Les premières évaluations exprimées en termes de temps de calcul et de réalisme de la forme des outils ont permis de montrer la faisabilité de l'approche proposée dans le cadre de structures anatomiques complexes extraites de données patient.

This work deals with the simulation of flexible tools navigation for the planning of endovascular interventions. The main features concern: (i) the modelling of heterogeneous tools with shaped tip, (ii) the joint and interactive manipulation of several tools (guidewire and catheter), (iii) the representation of the vascular structure extracted from patient data. In order to integrate the different tool features, a new discrete modelling based on multi-body multi-layer representation is proposed. The multiple interactions involved in the simulation are managed through the collision detection and response processes implemented with graphics hardware functions as well as the deformation process obtained from the combination of an angular constraint propagation algorithm and an elastic relaxation. The computation time and the tool shape realism are studied through different simulation configurations in a first evaluation which focuses on the feasibility of our approach inside complex anatomic structures extracted from patient CT data.