Développement d'un robot pour la chirurgie orthopédique et d'une méthodologie pour sa mise en oeuvre
Institution:
Montpellier 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Several surgical procedures in orthopaedics, neurosurgery, maxillofacial or ENT need to mill, drill or cut bones accurately. In conventional surgery, motorized tools are positioned and held by the surgeon to realize these tasks. But bone cavity accuracy and surface roughness depend on the surgeon dexterity. In this thesis, we present a robot that has been developed for orthopaedic surgery as well as a registration method to position it with respect to the patient while satisfying constraints such as accessibility. In the two first section of the dissertation, the surgical constraint are presented and a state of art on current devices developed to assist ther surgeon's gesture is done. The third section details the BRIGIT device (Bone Resection Instrument Guidance by Intelligent tool) including its software and hardware architectures. A dedicated procedure for total knee replacement is also described. The last section presents the registration problem: two methods are proposed, one deriving a single robot solution, the second deriving a set of solutions that allows to position the robot in a more flexible manner
Abstract FR:
De nombreuses procédures chirurgicales en orthopédie, neurochirurgie, maxillo-facial ou ORL sont confrontées de façon récurrente à l'exigence de fraiser, aléser, percer ou encore couper des tissus osseux avec précision. Ces interventions sont traditionnellement effectuées à l'aide d'instruments motorisés qui sont positionnés, dirigés et maintenus par le chirurgien. La précision avec laquelle la cavité osseuse est réalisée, ainsi que la qualité des états de surface obtenus, sont par conséquent dépendantes de la dextérité du chirurgien. Ce manuscrit présente les travaux de développement d'un robot pour la chirurgie orthopédique et une méthodologie pour sa mise en oeuvre. Après avoir défini les contraintes chirurgicales liées à ce type de chirurgie et les solutions existantes pour assister le geste des chirurgiens, le dispositif BRIGIT (Bone Resection Instrument Guidance by Intelligent tool) est présenté en détail. Son architecture matérielle et logicielle, ses performances ainsi qu'une technique chirurgicale pour la pose de prothèse de genou sont décrites. La dernière partie est consacrée à la recherche du placement optimal du BRIGIT par rapport au patient. Deux méthodes de recherche sont proposées, l'une fournissant des solutions ponctuelles, l'autre calculant un espace de solutions.