Vers un actionnement sûr pour la radiologie interventionnelle robotisée

Toward human-safe actuation for robotized interventional radiology

• Auteur / Autrice : Laure Esteveny
• Direction : Bernard Bayle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et robotique
• Date : Soutenance le 09/12/2014
• 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 : Philippe Wenger
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Krut, Laurent Barbé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Wenger, Guillaume Morel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Radiographie médicale -- Positionnement

Conception assistée par ordinateur

Mécatronique

Radiologie interventionnelle

Robotique en médecine

Mots clés libres

Conception mécatronique

Architecture intrinsèquement sûre

Mécanisme à raideur variable

Robotique médicale

Mechatronics

Intrinsically safe architecture

Variable stiffness mechanism

Medical robotics

Résumé

En radiologie interventionnelle, l’assistance robotisée permet de limiter l’exposition du praticien aux rayons X et d’apporter plus de précision pour effectuer des opérations complexes. La présence de robots dans un environnement humain pose alors la question de la sécurité du patient et de l’équipe médicale, que ce soit lors d’interactions ou de manipulations. Dans cette thèse, nous nous intéressons dans un premier temps aux problématiques de sûreté. Une structure d’actionnement intrinsèquement sûre est proposée. Le prototype réalisé permet d’effectuer des tâches de positionnement en mode automatique. Parallèlement, une stratégie de guidage basée sur une approche passive est proposée. Un système à raideur variable permet d’imposer un effort résistif variable à l’utilisateur en vue de contraindre son geste. Dans une deuxième partie, nous étudions la possibilité d’intégrer de tels systèmes sur un dispositif à plusieurs degrés de liberté, répondant au problème de placement d’aiguille.

In the context of interventional radiology, robotic-assisted surgery limits practitioners’ exposure to radiations and brings more accuracy to perform complex interventions. However, the presence of robot in the environment is a potential danger for the patient and the medical staff in case of unexpected interactions and manipulations.In this PhD thesis, we first focus on safety problems. An intrinsically safe mechanism is proposed. The achieved prototype allows to follow both planned trajectories and moving environments.Secondly, a guidance mechanism based on a passive approach is suggested. With a variable stiffness system, using a compliant mechanism, a resistive force is applied to the user which allows him to be guided in his gesture.Based on medical needs, we then study the possibility to integrate and generalize such systems to multiple degrees of freedom.