Thèses et stages en cours
Sommaire
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
- Directeur de thèse : Michel de Mathelin
- Co-encadrant : Florent Nageotte
- Financement : Labex CAMI/ICube
- Date de début : décembre 2016
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
- Directeur de thèse : Jonathan Vappou
- Co-encadrant : Simon Chatelin
- Co-encadrant : Daniel George
- Date de début : Janvier 2017
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
- Directeur de thèse : Birgitta Dresp-Langley
- Co-encadrant : Michel de Mathelin
- Financement : IDEX
- Date de début : 01 October 2015
- Date de soutenance: 03 July 2018
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
Maciej BEDNARCZYK
Commande avancée des robots collaboratifs en considérant un modèle dynamique de l’interaction homme-robot
- Directeur de thèse : Bernard BAYLE
- Co-encadrant : Hassan OMRAN
- Date de début : Octobre 2017
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
- Directeur de thèse : G. Iuliana BARA
- Date de début : Octobre 2015
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
- Directeur de thèse : Jacques GANGLOFF
- Co-encadrants : Sylvain DURAND, Loic CUVILLON
- Date de début : Octobre 2016
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
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
- Directeur de thèse : Bernard BAYLE
- Co-encadrants : Olivier PICCIN, Laurent BARBE
- En collaboration avec : Guillaume MOREL (UPMC)
- Date de début : Novembre 2015
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