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Radioprotection pour les interventions percutées en radiologie interventionnelle non vasculaire

Contact, Bernard Bayle (bernard.bayle_at_unistra.fr) : +33 (0)3.88.11.91.32


Projet doté de 303 kE (2012-16) de financement par la Fondation ARC pour la recherche sur le cancer, dans le cadre des projets de ’Institut de Chirurgie Guidée par l’Image (IHU) de Strasbourg.


Mots-clés : radiologie interventionnelle, robotique médicale, manipulation, conception mécatronique, retour et mesure d'effort

Contexte

La radiologie à visée diagnostique et thérapeutique est la plus importante source d'exposition aux radiations chez l'homme. L'augmentation continue du nombre et de la complexité des procédures interventionnelles a un impact direct sur l'exposition aux rayons X. La prévention des risques radiologiques pour le personnel médical est ainsi devenu une préoccupation majeure. Alors que les interventions guidées par imagerie rayons X se sont développées au cours des dernières décennies, le nombre de spécialistes n'a pas augmenté au même rythme. La charge de travail du personnel et les risques professionnels qui en découlent sont maintenant des enjeux prioritaires pour cette pratique médicale.

Les moyens de préserver le personnel sont en effet relativement limitées : port de protections de plomb, amélioration la formation du personnel médical et mesure soigneuse des doses de rayonnement sont les différentes options. La robotique devrait être une alternative pour éviter l'exposition aux rayons X, comme c'est déjà le cas dans l'industrie nucléaire.

Approche envisagée 

Ce projet consiste en la conception d'un système robotisé visant à protéger le personnel pendant les actes de radiologie interventionnelle non vasculaire guidée par l'imagerie aux rayons X. L'exemple de la biopsie hépatique et de l'ablation de tumeur hépatique sont des cas d'études intéressants. Le projet a d'abord porté sur le développement de la technologie pour les scanners CT, mais un objectif secondaire a été d'utiliser le robot développé avec un appareil mobile de fluoroscopie. Certains éléments du rapport du projet donnent une idée plus complète des réalisations effectuées (ci-dessous, en Anglais) :

ici

Le projet s'est tout d'abord concentré sur l'intégration de toutes les fonctions requises dans un seul appareil, compatible avec le type d'images médicales envisagées, le positionnement automatique ou téléopéré de la base du robot, et l'insertion de l'aiguille téléopérée, avec retour d'effort.


Equipe

Le consortium pour ce projet était composé d'experts en robotique médicale (ICube), en radiologie interventionnelle (HUS) et en imagerie médicale (Siemens AG).

AVR / ICube : B. Bayle, O. Piccin, L. Barbé, F. Nageotte, A. Gangi, F. Schmidt, J. Sieffert, N. Kumar, B. Wach, L. Goffin, R. Kelifi, L. Esteveny
AVR/HUS : A. Gangi
Siemens AG : S. Reichelt, K. Gunzert

Publications

Revues internationales

[IEEETMech2016] Kumar, N., Piccin, O., Meylheuc, L., Barbé, L., and Bayle, B., Design and Modeling of a Polymer Force Sensor, accepted in IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, pages 555-564, Volume 21, No 1, February 2016.

[MMT2014] Kumar, N., Piccin, O. and Bayle, B., A Task-Based Type Synthesis of Novel 2T2R Parallel Mechanisms, Mechanism and Machine Theory, pages 59--72, Vol. 77, 2014.

Conférences internationales

[BIOROB2016] Piccin, O., Sieffert, J., F. Schmitt, Barbé, L., Meylheuc, L., Nageotte, F., Bayle, B., Design and Characterization of a Novel Needle Insertion Tool, IEEE RAS & EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BIOROB), Singapore, 2016.

[ICRA2015] Nageotte, F., Khelifi, R., Bayle, B., A Novel Marker for Estimating the Pose of a CT-Guided Robotic Device, in IEEE International Conference on Robotics and Automation, Seattle, 2015.

[COSINE2015] Nageotte, F., Khelifi, R., Bayle, B., Single slice registration under CT-scanners based on new marker design. 5th Annual International Conference in Computational Surgery and Dual Training, National Institutes of Health campus, Bethesda, USA, 2015.

[AIM2014] Kumar N., Piccin O., Meylheuc L., Barbé L. and Bayle B., Design, Development and Preliminary Assessment of a Force Sensor For Robotized Medical Applications, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), Besançon, France, 2014.

[IDETC2014] Kumar, N., Piccin, O. and Bayle, B., Dimensional synthesis of a novel 2T2R parallel manipulator for medical applications, ASME International Design and Engineering Technical Conference (IDETC), Buffalo, USA, 2014.

[ICRA2014] Esteveny, L., Barbé, L., and Bayle, B., A novel actuation technology for safe physical human-robot interactions, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Hong-Kong, China, 2014.

[Esteveny2013] Esteveny, L., Barbé, L. and Bayle, B., A new indirect actuation principle for safe physical human-robot interactions, ASME International Design and Engineering Technical Conference (IDETC), Portland, USA, 2013.

[IDETC2012] Piccin, O., Kumar, N., Meylheuc, L., Barbé, L. and Bayle, B., Design, development and preliminary assessment of grasping devices for robotized medical applications, ASME International Design and Engineering Technical Conference (IDETC), Chicago, USA, 2012.

Chapitre d'ouvrage

[Springer2016] L. Esteveny, L. Barbé, B. Bayle Variable stiffness mechanism in robotized interventional radiology, New Trends in Medical and Service Robots, P. Wenger et al. (Eds.), pages 45-58, Springer, Mechanisms and Machine Science, Volume 39, July 2016. Following [MESROB2015] L. Esteveny , L. Barbé, B. Bayle, Variable stiffness for leaf springs mechanism, 4th international Workshop on Medical and Service Robots (MESROB, under the patronage of IFTOMM).

Thèses et mémoires

[PhDKumar2014] Kumar, N., Design and development of devices for robotized needle insertion procedures, University of Strasbourg, 2014. N. Kumar is now postdoctoral fellow at ETH Zurich.

[PhDEsteveny2014] Esteveny, L., Vers un actionnement sûr pour la radiologie interventionnelle robotisée. L. Esteveny is now postdoctoral fellow at KU Leuven.

[MScRifenburg2013] W. Rifenburg, Fluid Actuation for Imaging Compatible Devices, MS Thesis, University of Strasbourg/University of Houston dual master degree, 2013. W. Rifenburg is now research associate with the Florida Institute for Human & Machine Cognition.

[MScWash3014] B. Wach, Conception d’un robot d’assistance à l’insertion d’aiguille sous scanner X , projet de fin d'études, INSA – Master IRIV, Université de Strasbourg, 09/2014

[MScSieffert2015] J. Sieffert, Développement d’un capteur d’effort pour les procédures percutanées sous scanner CT, projet de fin d'études, INSA – Master IRIV, Université de Strasbourg, 09/2015