Benjamin DELBOS a soutenu sa thèse le 19/12/2024.
Lieu : amphithéâtre AE2, département Génie Electrique, INSA Lyon, 8 rue de la Physique, 69621 Villeurbanne
Jury :
Rapporteurs :
Mme. Maud MARCHAL, Professeure, INSA Rennes
M. Olivier PICCIN, Professeur des Universités, INSA Strasbourg
Examinateurs :
Mme. Marie-Aude VITRANI, Professeur des Universités, Sorbonne Université
M. Nabil ZEMITI, Professeur des Universités, Université de Montpellier
Encadrement :
M. Arnaud LELEVÉ, Professeur des Universités, INSA Lyon, directeur de thèse
M. Rémi CHALARD, Maître de Conférences, Université d’Evry, co-encadrant
M. Richard MOREAU, Maître de Conférences, INSA Lyon, co-encadrant
Invité :
Federico Di Rocco, Professeur des Universités Praticien Hospitalier, Université de Lyon
Résumé :
Au cours de cette thèse, l’étude se concentre sur la simulation pour l’apprentissage du geste chirurgical d’insertion d’aiguille. Ce manuscrit explore plusieurs thématiques liées à la conception de simulateurs haptiques utilisant un retour de force via une interface haptique. Deux échelles de travail sont à distinguer. La première concerne la reproduction haptique de l’interaction outil-tissu, visant à simuler les forces ressenties par le chirurgien lors de la pratique clinique. Bien que cette thématique ne soit pas spécifique à un geste particulier, elle s’applique à l’insertion d’aiguille, présente dans de nombreuses procédures chirurgicales. La problématique principale réside dans la modélisation et l’implémentation des forces d’insertion en simulation haptique, afin de reproduire fidèlement ces forces à travers une interface haptique.
Parallèlement, une interface à retour de force a été conçue pour la simulation de l’insertion d’aiguille, optimisant ses performances tout en réduisant le coût des simulateurs, directement lié au coût de l’interface.
La seconde thématique concerne la reproduction de l’interaction chirurgien-patient, spécifique au geste de ponction ventriculaire, un acte courant en neurochirurgie. L’objectif est de fournir une représentation réaliste du geste pour améliorer l’apprentissage via la simulation haptique. Le simulateur développé associe un retour haptique, un retour visuel et un mannequin anatomique. Cette approche multimodale,
absente de la littérature, vise à équilibrer la simulation haptique et physique, tout en garantissant la cohérence des retours sensoriels. Enfin, une méthodologie a été établie pour diversifier les cas d’études en simulation patient-spécifique, malgré les contraintes imposées par la présence du mannequin physique, en explorant des méthodes de génération de simulations adaptées.
Mots-clés : Robotique médicale, simulation haptique pour l’apprentissage du geste, conception d’interfaces haptiques, ponction ventriculaire