Méthodes et procédés pour l'assistance à la chirurgie laparoscopique par comanipulation

Methods and procedures for laparoscopic surgery assistance through comanipulation

• Auteur / Autrice : François Schmitt
• Direction : Bernard Bayle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, automatique et robotique (SIAR). Robotique
• Date : Soutenance le 30/09/2019
• 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 : Gérard Poisson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Bayle, Gérard Poisson, Christian Duriez, Nabil Zemiti, Olivier Piccin, Laurent Barbé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gérard Poisson, Christian Duriez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Coelioscopie

Robotique molle

Robotique en médecine

Mots clés libres

Robotique médicale

Robotique molle

Effet levier

Comanipulation

Origami

Actionnement pneumatique

Fabrication multi-matériaux

Medical robotics

Soft robotics

Fulcrum effect

Comanipulation

Origami

Pneumatic actuation

Multi-material manufacturing

Résumé

Le contexte de cette thèse est le développement d'outils pour améliorer la perception de la raideur des tissus dans le cadre de la chirurgie laparoscopique assistée par comanipulation. Lors de procédures manuelles, cette perception est distordue, notamment par l'effet levier, conséquence des contraintes cinématiques imposées par le trocart. Cette thèse s'articule ainsi autour de deux parties. Dans une première partie, nous étudions l'effet levier et les distorsions qu'il produit dans le cadre d'un outil comanipulé. Nous y introduisons ainsi un modèle permettant l’analyse en raideur d’un outil comanipulé par un chirurgien et un robot. Sur cette base, nous développons une stratégie de compensation pour laquelle nous avons mis en place une expérience de validation. Dans une deuxième partie, nous abordons la conception d’une nouvelle architecture à cinématique RCM, intégrant structure et actionnement pour des applications de robotique légère. Nous présentons notamment une démarche de conception de systèmes origamis articulés produits à l’aide de procédés de fabrication multi-matériaux.

The context of this work is the development of tools in order to improve the tissues stiffness perception for cobot-assisted laparoscopic surgery. During manual procedures, this perception is distorted, notably by the fulcrum effect, due to the kinematic constraints induced by the trocar. This thesis is developed in two parts. In a first part, we study the fulcrum effect and how it distorts the perception of a user manipulating the tool in collaboration with a robot. From this model, we propose a strategy in order to compensate for this distortion. A validation experiment for this strategy is then proposed. In a second part, we discuss the design of a new architecture with RCM kinematics, integrating both structure and actuation for lightweight robotic applications. In this context, we present an approach to design articulated origami systems, manufactured using multi-material processes.