Thèse soutenue

Exploitation de l’effet gyroscopique pour la stabilisation active de l’épicarde : vers une chirurgie des coronaires à coeur battant

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Auteur / Autrice : Julien Gagne
Direction : Jacques Gangloff
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique, électrotechnique, automatique
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Strasbourg

Résumé

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Les stabilisateurs passifs utilisés aujourd'hui en chirurgie cardiaque ne permettent pas une immobilisation suffisante de la surface du cœur. Il est proposé de compenser activement et en temps réel les déplacements résiduels grâce à un dispositif adaptable composé d'un gyrodyne qui génère, sans lien au sol, un couple gyroscopique. L'utilisation d'un accéléromètre pour l'instrumentation permet également de s'affranchir des références externes. Le principe de fonctionnement et le modèle sont décrits ainsi que la démarche de conception. Les aspects techniques de la réalisation d'un premier prototype baptisé GyroLock sont détaillés. Le bruit de mesure et les erreurs potentielles sur les paramètres du modèle sont identifiés comme étant importants et conditionnent le problème de commande, l'utilisation d'un gyrodyne présentant également des contraintes spécifiques. Deux approches de commande sont envisagées : une commande basée sur un observateur de Kalman incluant un modèle de la perturbation, et une commande adaptative utilisant le principe de corrélation. Les simulations montrent l'efficacité théorique des deux méthodes. Les résultats expérimentaux réalisés sur table ont montré, dans ce cas, les limites de la commande basée observateur. L'approche adaptative s'est révélée efficace, grâce à un niveau de robustesse supérieur par rapport aux erreurs de modèle. Le dispositif utilisant la commande adaptative a finalement été testé avec succès sur sujet porcin, en conditions réelles, validant ainsi l'approche proposée. Une étude préliminaire concernant l'extension de la compensation à deux directions est finalement présentée.