Développement d'un système robotisé d'assistance au geste pour l'examen échographique

Development of a robotic system to assist the ultrasound examination

• Auteur / Autrice : Maria Bamaarouf
• Direction : Laurent Sarry, Helene Chanal
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Image, système de perception, robotique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'Ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : TGI - Thérapies Guidées par l'Image

Mots clés

Mots clés libres

Robotique médicale

Assistance à l'échographie

Co-manipulation

Medical robotics

Ultrasound assistance

Co-manipulation

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans la continuité de travaux déjà effectués et doit permettre de faire avancer le projet global d'assistance robotisée aux examens échographiques. La co-manipulation transparente en espace libre ayant été validée expérimentalement, il convient maintenant de l'adapter dans le cas du contact sonde-parturiente. Il faudra notamment développer une stratégie de génération de trajectoire d'un solide virtuel en contact avec une paroi abdominale dont les caractéristiques seront à modéliser et identifier. De plus, il sera nécessaire d'apporter une solution technique permettant le basculement automatique entre les 2 modes de co-manipulation facilement utilisable par le clinicien et garantissant la sécurité de la patiente. Une fois la sonde maintenue en position sur la paroi abdominale, il sera alors envisageable de mettre en place un fonctionnement téléopéré. Dans ce cas, le robot doit également assurer le tracking d'une zone d'intérêt dans l'image échographique. Il s'agit donc de proposer une solution d'asservissement visuel basé sur des caractéristiques physiologiques dans une image 2D de qualité moyenne. Un travail de fond devra donc est mené sur le traitement de l'image, la détection et recalage 2D/3D des zones d'intérêts et leur suivi par le robot. En collaboration avec des cliniciens, il sera ensuite nécessaire de définir un protocole expérimental permettant de valider l'utilisation d'un robot pour l'assistance à l'examen échographique. L'objectif serait donc de disposer dans un premier temps d'un dispositif expérimental pour tester les différents modes de fonctionnement du robot et de proposer une méthodologie de réglage des paramètres de commande.

This thesis is part of the global project of robotic assistance for ultrasound examinations. It will be the continuation of a first work realized. Since transparent comanipulation in free space has been validated experimentally, it should now be adapted to the case of probe-patient contact. In particular, it will be necessary to develop a trajectory generation strategy for a virtual solid in contact with an abdominal wall whose characteristics will be modeled and identified. In addition, it will be necessary to provide a technical solution allowing automatic switching between the 2 co-manipulation modes easily usable by the clinician and guaranteeing the safety of the patient. Once the probe is held in position on the abdominal wall, it will then be possible to set up remotely operated operation. In this case, the robot must also track an region of interest in the ultrasound image. It is therefore a question of proposing a solution of visual servoing based on physiological characteristics in a 2D image of average quality. Substantive work will therefore have to be carried out on image processing, detection and 2D/3D registration of areas of interest and their monitoring by the robot. In collaboration with clinicians, it will then be necessary to define an experimental protocol to validate the use of a robot to assist with ultrasound examination. The objective would therefore to have an experimental device to test the different operating modes of the robot and to propose a methodology for adjusting the control parameters.