Physically-based 6-DoF Nodes Deformable Models: Application to Connective Tissues Simulation and Soft-Robots Control

Julien Bosman 1, 2
2 DEFROST - Deformable Robots Simulation Team
Inria Lille - Nord Europe, CRIStAL - Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille (CRIStAL) - UMR 9189
Résumé : La simulation médicale est un domaine de recherche de plus en plus actif. Cependant, malgré les avancées prometteuses observées ces dernières années, le modèle complet du patient virtuel reste un objectif ambitieux. Il existe encore de nombreuses opportunités de recherche, notamment concernant la modélisation mécanique des conditions aux limites des organes. Jusqu'à présent, la majorité des travaux était consacrée à la simulation d'organes, ces derniers étant généralement simulés seuls. Cette situation pose un réel problème car l'influence qu'ont les organes environnants sur les conditions aux limites est négligée. Ces interactions peuvent être complexes, impliquant des contacts mais aussi des liaisons mécaniques dues à des couches de tissus connus sous le nom de tissus conjonctifs ou fasciae. Pour cette raison, les influences mutuelles entre les structures anatomiques sont généralement simplifiées, diminuant le réalisme des simulations. Cette thèse visé à étudier l'importance des tissus conjonctifs, et plus particulièrement d'une bonne modélisation des conditions aux limites. Dans ce but, le rôle des ligaments lors d'une intervention chirurgicale sur la foie par laparoscopie a été étudié. Afin d'améliorer le réalisme des simulations, un modèle mécanique dédié aux tissus conjonctifs a été mis au point. Ainsi, une méthode basée sur la mécanique des milieux continus et un ensemble de nœuds à 6 degrés de liberté a été développée. L'objectif de ce modèle étant de permettre la simulation simultanée de plusieurs organes liés par des interaction complexes. En outre, les travaux sur les tissus conjonctifs ont donné lieu à la mise au point d'une méthode de modélisation utilisée dans le cadre des robots déformables. Cette méthode permet un contrôle précis, et temps-réel, d'un bras robotisé déformable. En effet, l'utilisation de nœuds orientables a permis de développer un modèle a nombre de degrés de liberté réduit, qui permet de reproduire le comportement de structures plus complexes.
Type de document :
Thèse
Modeling and Simulation. Université Lille 1, 2015. English
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Contributeur : Julien Bosman <>
Soumis le : lundi 25 janvier 2016 - 12:05:59
Dernière modification le : mercredi 25 avril 2018 - 15:42:44
Document(s) archivé(s) le : mardi 26 avril 2016 - 10:46:33

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Julien Bosman. Physically-based 6-DoF Nodes Deformable Models: Application to Connective Tissues Simulation and Soft-Robots Control . Modeling and Simulation. Université Lille 1, 2015. English. 〈tel-01261423〉

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