Sujet de stage de recherche :

Outils pour le dŽveloppement d'un simulateur mŽdical

ˆ vocation pŽdagogique

 

ƒtablissement dÕaccueil : UCBL & INSA de Lyon

Laboratoire dÕaccueil : LIRIS & Laboratoire Ampre

Equipes de recherche : SAARA & ACM

Encadrant(s) : Florence Zara (florence.zara (at) liris.cnrs.fr)

                         Richard Moreau (richard.moreau (at) insa-lyon.fr)

                                               

Domaine scientifique : MŽcatronique, Haptique, Informatique graphique, RŽalitŽ Virtuelle

CompŽtences requises : C++, VTK

 

IntitulŽ du sujet : Outils pour le dŽveloppement d'un simulateur mŽdical ˆ vocation pŽdagogique

 

Descriptif du sujet :

 

Ce stage a pour but de faciliter le couplage d'une interface haptique avec un logiciel de visualisation. Depuis plusieurs annŽes, lՎquipe ACM du laboratoire Ampre dŽveloppe des simulateurs mŽdicaux dŽdiŽs ˆ l'apprentissage des gestes. Ces simulateurs doivent reproduire les dŽplacements et les efforts des gestes des mŽdecins lorsqu'ils manipulent des instruments. Le savoir-faire de lՎquipe ACM rŽside dans la conception et la commande d'interfaces haptiques. Afin d'augmenter l'immersion des mŽdecins dans le simulateur, il est nŽcessaire que les mŽdecins retrouvent les mmes repres qu'en salle d'opŽration et donc puissent visualiser les objets virtuels qu'ils manipulent. L'Žquipe SAARA du LIRIS est une Žquipe de recherche dont les travaux portent sur la simulation de lÕHumain Virtuel Physiologique avec notamment la simulation biomŽcanique de lÕaccouchement comme domaine dÕapplication.

 

Ce stage se place donc dans le cadre dÕune collaboration entre les deux Žquipes. Pour cela, le candidat devra, dans un premier temps, prendre en main le logiciel CamiTK, qui permet de manipuler et visualiser des images mŽdicales pour des applications de navigation chirurgicale et dÕeffectuer des simulations biomŽdicales. Dans un second temps, le candidat proposera un couplage du systme de navigation avec les interfaces haptiques disponibles au laboratoire Ampre.

Les applications mŽdicales liŽes ˆ ce stage sont multiples (obstŽtrique (Figure 1), neurochirurgie (Figure 2), anesthŽsie, etc.). Dans tous les cas, elles ont en commun le fait que le mŽdecin doit voir, dans une mme vue, ses instruments virtuels en interaction avec les organes concernŽs.

 

Zone de texte:  Figure 1: Simulateur d'accouchement

Zone de texte:  Figure 2: Simulateur en neurochirurgie (Haptique & RŽalitŽ Virtuelle)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zone de texte:  Figure 3: Simulateur pour la pŽridurale

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Travail attendu :

Le candidat devra rŽaliser un code C++ s'intŽgrant ˆ CamiTK. Ce code devra permettre d'intŽgrer facilement diffŽrents types d'imagerie (IRM, modle CAO – VRML par exemple) et de naviguer dans ces images ˆ partir d'une interface haptique (Geomagic Touch par exemple), voire de faire interagir les 2.

 

Mots clŽs : Robotique mŽdicale, Haptique, RŽalitŽ virtuelle.

 

RŽfŽrences :

[1] Vaughan N, Dubey V, Wee M, Isaacs R. A review of epidural simulators: Where are we today?

Medical Engineering & Physics, 2013; 35:1235-50.

[2] Manoharan V. Epidural needle insertion simulator, a device for training resident anaesthesiologists. Thesis report in Department of Biomechanical Engineering, Faculty of Mechanical, Maritime and Materials Engineering, Delft University of Technology, 2011

[3] P. Gorman, et al., "A prototype haptic lumbar puncture simulator," Stud Health Technol Inform, vol. 70, pp. 106-9, 2000.

[4] Denis Tran, et al., ÒInstrumentation of the loss-of-resistance technique for epidural needle insertion,Ó IEEE transactions on biomedical engineering, col. 56, NO. 3, March 2009.

[5] R. Moreau, M.T. Pham, R. Silveira, T. Redarce, X. Brun, O. Dupuis. Design of a new instrumented forceps: Application to a safe obstetrical forceps blades placement. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2007, 54(7) :1280-1290

[6] C. Fouard, A. Deram, Y. Keraval, E. Promayon. CamiTK: a Modular Framework Integrating Visualization, Image Processing and Biomechanical Modeling. In Soft Tissue Biomechanical Modeling for Computer Assisted Surgery, Y. Payan (ed.), pp. 323-354, 2012.

[7] G. Fiard, S.-Y. Selmi, E. Promayon, L. Vadcard, J. L. Descotes, J. Troccaz. Initial validation of a virtual-reality learning environment for prostate biopsies: realism matters!. Journal of Endourology (accepted), 28(4):453-458, April 2014.