Conception d'un système robotique sécuritaire pour la prise d'images échographiques

Lessard, Simon (2008). Conception d'un système robotique sécuritaire pour la prise d'images échographiques. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La sténose consiste en un blocage des vaisseaux sanguins qui peut survenir n'importe où dans le corps humain. Lorsqu'un vaisseau alimentant les membres inférieurs est partiellement bloqué, la pression sanguine diminue, causant des douleurs chroniques. Les systèmes modernes d'imagerie médicale en trois dimensions peuvent aider le diagnostic ou la planification d'une intervention chirurgicale de la sténose. Ces appareils coûteux soumettent souvent le patient à de fortes doses de radiations tout en lui injectant un agent contraste pour rehausser la visibilité du système vasculaire. L'échographie fait l'objet de plus en plus de recherches en imagerie 3D comme alternative potentielle permettant de poser un diagnostic de sténose. De plus, les ultrasons ne présentent aucune radiation ionisante et l'appareil est plus abordable. Afin d'effectuer la prise d'images échographiques par le déplacement d'une sonde en contact avec le patient, des robots sont développés. Un robot donne en tout temps la position de la sonde, en plus d'alléger la tâche du radiologue et de rendre possible l'automatisation de l'examen. Cette thèse propose le concept d'un nouveau robot effectuant l'examen échographique 3D des artères des membres inférieurs. Le design mécanique original de ce robot a été élaboré avec pour objectif un fonctionnement hautement sécuritaire pour le personnel de la santé et le patient. Puisqu'aucune norme de sécurité en robotique médicale n"a pu être recensée, une recherche approfondie de la littérature a permis l'élaboration d'une stratégie adaptée au défi posé par l'objectif de départ. Le robot à structure parallèle proposé permet de partager les efforts aux différents moteurs. Ses dimensions ont été mathématiquement déterminées afin qu'il soit en mesure d'effectuer l'examen échographique vasculaire demandant le plus grand déplacement : le balayage des vaisseaux sanguins des membres inférieurs. Conséquemment, tout autre examen demandant un déplacement plus petit pourra être réalisé. Des dispositifs mécaniques d'équilibrage statique ont par ailleurs permis de prédire le comportement du robot lorsqu'il est mis hors tension, en plus de minimiser les effets de la gravité. Enfin, les équations mécaniques détaillées rendront possible la fabrication d'un prototype du système robotique proposé.

Titre traduit

Design of a robotic system for safe ultrasound imaging

Résumé traduit

Narrowing of the blood vessel, stenosis, can occur throughout the human blood vessel system. When it occurs inside the vessel feeding limbs, the blood pressure drops causing chronicle pain. Modem three dimensional medical imaging technologies can give the diagnosis of stenosis or an help for preoperative procedure. These costly equipments produce high levels of radiation on the patient and often require the injection of a contrast agent to enhance the vascular tree viewing. Ultrasound imaging is under research as an alternative to 3D imaging. It is a non-iodizing low cost technology. Robots are also currently being developed to perform the ultrasound scan of a patient using a probe. The robot can help the radiologist and eventually allow automation of the examination with its constant position monitoring. This thesis presents a new robot design for 30 examination of lower limb arteries. This robot was designed with great concern for the safety of the patient and the surrounding medical staff. Given in the absence of safety regulations for medical robots, appropriate safety measures were developed following a through literature review. The proposed parallel robot allows internal forces to be distributed among all motors. The robot dimensions were calculated to allow the scanning examination of the longest arterial: the lower limb arteries. All other arterial examinations are less demanding in terms of workspace size. Static balancing mechanical components were added to predict and secure the robot's movements in case of sudden power outage and to reduce the gravity effect on motors.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliogr : f. [164]-171.
Mots-clés libres:	Échographie. Robotique Sécurité Dispositifs. Membres inférieurs Vaisseaux sanguins Échographie. Vision artificielle (Robotique) Sécurité Dispositifs. Imagerie tridimensionnelle en médecine.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Bigras, Pascal
Codirecteur:	Codirecteur Bonev, Ilian
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	10 août 2010 13:14
Dernière modification:	19 déc. 2016 22:13
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/160

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