Modélisation et résolution d'interactions aiguille-tissus pour un rendu haptique rapide et stable : Application aux procédures hépatiques percutanées

Les procédures percutanées traitant certains cancers du foie améliorent le rétablissement des patients face aux chirurgies ouvertes, mais sont très complexes pour le médecin. Des dispositifs tels que des simulateurs numériques avec retour haptique favorisent l’entraînement à ces procédures délicates. Leur conception est toutefois complexe, car ils nécessitent une grande stabilité et performance de calcul pour permettre l’interaction de l’utilisateur. Cette thèse propose des méthodes numériques de modélisation d’un environnement et de résolution de contraintes garantissant performance et stabilité pour un simulateur d’insertion d’aiguille avec retour haptique, appliqué aux procédures hépatiques. Un traitement unifié de modèles hétérogènes et une résolution hybride des contraintes sont d’abord proposés, offrant performances et stabilité de simulation malgré un environnement complexe. Un schéma haptique asynchrone ainsi qu’une méthode de résolution de contraintes haute fréquence sont ensuite proposés, modélisant des interactions aiguille-tissus frottantes et déformables dans un cadre haptique. Un simulateur regroupant simulation, rendus haptique et visuel est enfin assemblé.