Thèses et stages en cours

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Thèses

ABROUG Neil

ADAGOLODJO Yinoussa

Devesh Adlakha

Globally optimal optimization in computer vision

  • Directeur de thèse: Michel de Mathelin
  • Financement: ICube/ANR SUMUM
  • Date de début: Janvier 2018


Rafael Aleluia Porto

Commande basée images d’endoscopes flexibles robotisés pour le positionnement d’instruments de diagnostic ou de thérapie

Problématique

L'objectif de cette thèse est de proposer des solutions robotiques pour le positionnement précis des instruments en endoscopie flexible. Plusieurs aspects peuvent être envisagés:

  • Le développement des boucles de commande en utilisant des images endoscopiques ou d'autres capteurs embarqués. Les mouvements physiologiques et le comportement des endoscopes flexibles devront être pris en compte: des méthodes d'intelligence artificielle telles que des approches d'apprentissage pourraient être utilisées pour obtenir des modèles in situ;
  • La coopération entre l'utilisateur et la partie autonome du système robotique en modes comanipulés ou télémanipulés. Dans ce cadre, on peut s'intéresser à l'analyse des effets des mouvements fournis par l'utilisateur sur le système et au type d'information qui peut être fournie à l'utilisateur pour l'aider à contrôler les degrés de liberté qu'il doit gérer;
  • Le développement des solutions mécatroniques permettant de faciliter la mise en œuvre de différentes solutions de commande.

ALI Nader Mahmoud

ARULRAJAH Ajeethan

Méthode de mesure mécanique in vivo innovantes par élastographie ultrasonore pour la chirurgie assistée par ordinateur

Problématique

Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de développer des méthodes d'imagerie ultrasonore pour la caractérisation des propriétés mécaniques non-linéaires du tissu hépatique.

Anil Ufuk BATMAZ

Speed, precision, and grip force analyses for human manual operations with and without direct visual input

Problématique

To which extent does the human perceptual system adapt to conditions of multisensorial constraints for planning, control, and execution of complex tasks?

  • Domains of application are: image-guided surgery, remote control of wireless robots and simulators

Mots-clés : Perception for action; psychophysics; image-guided hand movements; time to target; precision; grip force; robot assistance; virtual reality

Liste de publications

Maciej BEDNARCZYK

Commande avancée des robots collaboratifs en considérant un modèle dynamique de l’interaction homme-robot

Problématique

Cette thèse a pour objectif de développer des méthodes innovantes de commande pour la robotique collaborative, en considérant un modèle dynamique avancé de l’opérateur humain et de l’interaction homme-robot.


Jérémy BEGEY

Conception et commande d’un dispositif robotique multi-effecteurs pour la manipulation magnétique

  • Directeur de thèse : Pierre RENAUD
  • Co-directeur : Nicolas ANDREFF (MiNaRoB - FEMTO-ST - Besançon)
  • Financement : ANR Multiflag
  • Date de début : Octobre 2017

Problématique

Le but de ce projet de thèse est de développer un système robotique permettant de déplacer plusieurs sources de champ magnétique de manière simultanée, pour contrôler des micro-robots destinés à terme à des gestes biomédicaux in vivo.

Ce besoin n’a aujourd’hui aucune solution évidente, du fait des contraintes fortes qu’il introduit. En premier lieu, l’utilisation de champs magnétiques pour la commande suppose une connaissance fine des champs produits par les sources. Le système robotique ne doit pas perturber ces champs si l’on souhaite réaliser un contrôle fin de la nage des micro-robots. En deuxième lieu, le besoin est non pas de contrôler un effecteur comme en robotique conventionnelle, mais de contrôler la pose relative de plusieurs effecteurs, chacun associé à une source de champ. Réaliser ceci avec un niveau de compacité raisonnable semble très difficile. Enfin, le contexte in vivo introduit des contraintes de sécurité évidentes : le dispositif doit assurer un positionnement au plus près du corps humain pour augmenter l’efficacité du pilotage mais sans engendrer de risque pour l’homme. Exploiter des systèmes robotiques à câbles, en particulier les systèmes précontraints et les mécanismes de tenségrités, semble une approche particulièrement pertinente dans ce cadre.

BEN SALEM Mouna

BING Fabrice

CARAVACA MORA Oscar Mauricio

CEBULA Hélène

FLEISCHMANN Sebastian

GAO Lijia

Ana Carolina DOS SANTOS PAULINO

Analyse et commande robustes des systèmes incertains - approche basée sur des fonctions de Lyapunov non quadratiques

Problématique

L’impossibilité de décrire exactement la richesse de dynamique des systèmes physiques a suscité l’intérêt pour l’étude des modèles soumis à des incertitudes polytopiques / dépendant des paramètres ; d’autre part, la classe des systèmes singuliers ou descripteurs est plus large que celle des systèmes dynamiques à représentation d’état classique grâce à sa capacité de considérer des contraintes algébriques en plus des équations différentielles / aux différences décrivant ses dynamiques. Les fonctions de Lyapunov non quadratiques sont un outil fournissant des résultats d’analyse moins restrictives pour les systèmes incertains mais qui restent inexplorées dans le cas des systèmes incertains singuliers. Ainsi, l’objectif de la thèse est d’investiguer l’analyse de stabilité et de performances pour des systèmes singuliers soumis à des incertitudes en utilisant de fonctions de Lyapunov non quadratiques. Des résultats liés à la synthèse de lois de commande et des extensions pour d’autres classes de systèmes incertains plus complexes sont aussi envisagés.

Imane KHAYOUR

Actionnement et commande des robots parallèles à câbles

Problématique

La caractéristique flexible des câbles des robots parallèles à câbles suspendus (RPCS) introduit plusieurs problématiques, notamment en terme de précision et de temps de réponse. La commande des RPCS est très intéressante puisqu'il s'agit de systèmes complexes non linéaires. Elle devient essentielle pour bénéficier de tous les avantages qu'offrent les robots parallèles à câble sans avoir les problématiques liées à la flexibilité.

Dans le cadre du projet ANR DexterWide, dont ICube est un des partenaires, il est question d'investiguer de nouvelles technologies d'actionneurs embarqués pour les RPCS, tels les jets d'air.

La présente thèse a donc pour but de développer de nouvelles stratégies de commande, non linéaires et événementielles, pour ces robots parallèles à câble en prenant en compte les spécificités des actionneurs.

KIM Kisoo

Magnetic Resonance Elastography for thermal ablation in interventional radiology

  • Directeur de thèse : Afshin GANGI
  • Co-Directeur : Jonathan Vappou
  • Date de début : Octobre 2016

Résumé Interventional MR Elastography has been developed to monitor changes in biomechanical properties induced by thermal ablation. However, it still has several limitations to acquire higher temporal resolution and precise temperature monitoring. This Ph.D. thesis is focusing on the development of MR sequence and methodology to solve the current limitations.

LESELLIER Maximilien

Nicolas Loy Rodas

Méthodes de Radioprotection réactives au contexte pour la salle opératoire hybride

  • Directeur de thèse : Michel de Mathelin
  • Co-Directeur : Nicolas Padoy
  • Date de début : Septembre 2015
  • Date de soutenance: 19 Février 2018

Liste de publications

Résumé L’utilisation de systèmes d’imagerie à rayons X lors de chirurgies mini-invasives expose patients et staff médical à des radiations ionisantes. Même si les doses absorbées peuvent être faibles, l’exposition chronique peut causer des effets nocifs (e.g. cancer). Dans cette thèse, nous proposons des nouvelles méthodes pour améliorer la sécurité vis-à-vis des radiations en salle opératoire hybride dans deux directions complémentaires. Premièrement, nous présentons des approches pour rendre les cliniciens conscients des irradiations grâce à des visualisations par réalité augmentée. Deuxièmement, nous proposons une méthode d'optimisation pour suggérer une pose de l’imageur réduisant la dose au personnel et patient, tout en conservant la qualité de l’image. Pour rendre ces applications possibles, des nouvelles approches pour la perception de la salle grâce à des caméras RGBD et pour la simulation en temps-réel de la propagation et doses de radiation ont été proposées. Nous espérons que cette thèse puisse contribuer à réduire l’exposition aux radiations et à rendre les bénéfices des chirurgies guidées par image accessibles à une plus grande population.

Mots-clés : Robotique Médicale, Chirurgies Guidées par Rayons X, Radioprotection, Réalité Augmentée, Simulations Monte Carlo, Chirurgie Assistée par Ordinateur.

Vidéos Demonstration of XAware-Live: Global Radiation Awareness System for Hybrid Surgery HoloLens for Teaching Radiation Safety in the Hybrid Room

NWOYE Chinedu Innocent

PEYRON Quentin

SAMANT Chinmay

PFEIL Antoine

Conception de robots médicaux par fabrication additive : évaluation et application à l’imagerie interventionnelle

  • Directeur de thèse : Pierre RENAUD
  • Date de début : Avril 2017

Problématique


Le projet de thèse se situe dans le domaine de l’assistance aux gestes médico-chirurgicaux, et plus particulièrement de l’assistance à l’imagerie interventionnelle. Ces tâches médicales basées sur l’insertion d’aiguilles sont délicates en raison de la précision requise, de l’accessibilité généralement réduite dans l’imageur et de l’exposition à des rayons ionisants dans le cas de gestes sous rayons X. Pour proposer des solutions robotiques pertinentes, la fabrication additive de pièces multi-matières permet de réaliser des dispositifs compacts, légers et compatibles avec les imageurs, comme cela a été montré lors de travaux précédents (thèse Arnaud BRUYAS). On cherche dans ce travail de thèse à résoudre les verrous technologiques et scientifiques limitant encore aujourd’hui l’utilisation de la fabrication additive pour la production de dispositifs robotiques en contexte médical. Les volets suivants seront abordés au cours du doctorat : analyse du besoin, conception d'un système robotique avec actionnement déporté et transmission hydraulique, insertion robotisée d'aiguille avec actionneur produit par fabrication additive, évaluation avec les médecins.

Ce doctorat s'inscrit dans un projet plus large, le projet SPIRITS http://spirits.icube.unistra.fr/en/index.php/Main_Page


François SCHMITT

Perception et restitution de l'élasticité des tissus en chirurgie minimallement invasive

Problématique

Les méthodes de chirurgie minimallement invasives, et plus particulièrement la laparoscopie, emploie des outils allongés pour accéder à travers de fines incisions à l'intérieur du patient. Même si les gains pour le patient en termes de temps de récupération et de visibilité des cicatrices sont généralement reconnus, ils se font au dépit des conditions d'opération pour le praticien. En effet, l'ergonomie peu pratique des outils manuels ainsi que la charge cognitive nécessaire pour compenser les distorsions visuelles induites par la caméra et tactiles en raison de l'effet bras de levier sur les outils rendent la pratique de ce type de geste complexe et exténuante.

L'objectif de cette thèse est de proposer des nouveaux outils théoriques et pratique pour améliorer la perception des tissus manipulés, et ainsi potentiellement d'alléger la charge mental du praticien dans le cadre de la réalisation de gestes de chirurgie minimallement invasive, à l'aide d'assistants robotiques collaboratifs.

SRIVASTAV Vinkle Kumar

TRICART Thibault

YU Tong Nicolas