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Introduction : la RTUP et la RTUV sont des chirurgies endoscopiques correspondant à des alternatives moins invasives que des chirurgies ouvertes ou cœlioscopiques mais étant considérées à haut risque hémorragique par la HAS. Dans un contexte où les programmes de gestion du capital sanguin se développent et sont recommandés par la SFAR et la HAS, nous avons recherché à évaluer dans ces procédures chirurgicales le risque hémorragique réel, l’impact de l’anémie préopératoire sur la morbi-mortalité, l’incidence du dépistage et de la prise en charge de l’anémie préopératoire ainsi que la pertinence de la mise en place d’un programme de gestion du capital sanguin.Méthode : notre étude est une cohorte descriptive, observationnelle, rétrospective et monocentrique, réalisée au sein du service d’anesthésie-réanimation de l’hôpital Nord à Marseille. Elle regroupe des patients majeurs ayant bénéficié d’une RTUV ou RTUP programmée entre le premier janvier et le 31 décembre 2020. La cohorte était ensuite divisée en deux groupes séparant les patients ayant ou non une anémie préopératoire. L’ensemble des données et variables étudiées ont été recueillies à partir du dossier patient informatisé.Résultats : 78 patients ont été inclus dans l’étude. Parmi les 19 patients du groupe avec anémie préopératoire, aucune prise en charge étiologique ou thérapeutique de l’anémie n’a été initiée en préopératoire. Il n’y avait pas de différence significative entre les groupes en termes d’évènements hémodynamique (84% vs. 76% ; p = 0,466) de durée de l’intervention (44 minutes vs 46 minutes ; p = 0,708) de taux de transfusion postopératoire (5%vs. 2% ; p = 0,392) de reprise chirurgicale (0% vs. 2% ; p = 0,568) et de ré-hospitalisation (16% vs. 14% ; p = 0,808). La durée moyenne de séjour était de 4 (=/-2) jours pour les patients des deux groupes (p = 0,877).Conclusion : en chirurgie de résection endoscopique de prostate et de vessie, l’anémie périopératoire n’est pas associée à une augmentation de risque hémorragique, de transfusion ou de morbi-mortalité postopératoire. Dans cette population, la détection et la prise en charge systématique de l’anémie préopératoire ne semble pas pertinente et il serait possible d’optimiser la stratégie de prescription des examens biologiques préopératoire en accord avec les recommandations en vigueur.

Otologic procedures involve manipulation of small, delicate and complex structures in the temporal bone anatomy which are in close proxmity of critical nerves and blood vessels. Augmented reality (AR) can highly benefit the otological domain by providing supplementary anatomical and navigational information unified on a single display. However, despite being composed of mainly rigid bony structures, the awareness and acceptance of possibilities of AR systems in otology is fairly low. This project aims at developing video-based AR solutions for middle and inner ear surgical procedures.We propose two applications of AR in this regard. In the first application, information about middle ear cleft structures is obtained from a preoperative CT-scan exam and overlayed onto the surgical video of the tympanic membrane. This system provides the surgeon with real-time information about the anatomical target structures and the surgical instrument behind the tympanic membrane without tympanomeatal flap elevation. As an extension of this system, we also propose to visualize the cochlear modiolus in the real-time surgical video of the middle and inner ear cleft enabling transmodiolar implantation of the cochlear implant through the external auditory canal.Both proposed AR systems are designed in a minimally invasive manner and are solely based on vision algorithms eliminating the need for traditional magnetic and optical tracking systems. The first trials showed an easy installation in the operating room environment. This work opens important perspectives into minimally invasive otologic procedures through AR-based solutions.; Les procédures otologiques impliquent la manipulation de petites structures délicates et complexes de l'anatomie de l'os temporal qui se trouvent à proximité de nerfs et de vaisseaux sanguins critiques. La réalité augmentée (RA) peut grandement être benéfique au domaine otologique en fournissant des informations supplémentaires anatomiques et de navigation fusionnée sur un seul écran. Cependant, bien que la navigation conventionnelle ait prouvé son utilité en otologie, le développement de la RA dans ce domaine reste limitée. Ce projet vise à développer des solutions RA pour les interventions chirurgicales de l'oreille moyenne et interne.Nous proposons deux applications de la RA à cet égard. Dans la première application, des informations sur les structures de l'oreille moyenne sont obtenues à partir d'un examen tomodensitométrique préopératoire et sont superposées à la vidéo chirurgicale de la membrane tympanique. Cela permet au chirurgien d'avoir des informations en temps réel sur les structures anatomiques cibles et l'instrument chirurgical localisés derrière la membrane tympanique sans élévation du volet tympanoméatal. En prolongement de ce système, nous proposons également de visualiser le modiolus cochléaire sur la vidéo chirurgicale de l'oreille moyenne et interne permettant l'implantation transmodiolaire de l'implant cochléaire à travers le conduit auditif externe.Les deux systèmes de RA proposés sont conçus de manière mini-invasive et sont uniquement basés sur des algorithmes de vision, éliminant la nécessité de systèmes traditionnels de suivi magnétique et/ou optique que l'installation dans l'environnement du bloc opératoire est facile. Ce travail ouvre des perspectives importantes sur les procédures otologiques mini-invasives grâce à des solutions basées sur la RA.

Otologic procedures involve manipulation of small, delicate and complex structures in the temporal bone anatomy which are in close proxmity of critical nerves and blood vessels. Augmented reality (AR) can highly benefit the otological domain by providing supplementary anatomical and navigational information unified on a single display. However, despite being composed of mainly rigid bony structures, the awareness and acceptance of possibilities of AR systems in otology is fairly low. This project aims at developing video-based AR solutions for middle and inner ear surgical procedures.We propose two applications of AR in this regard. In the first application, information about middle ear cleft structures is obtained from a preoperative CT-scan exam and overlayed onto the surgical video of the tympanic membrane. This system provides the surgeon with real-time information about the anatomical target structures and the surgical instrument behind the tympanic membrane without tympanomeatal flap elevation. As an extension of this system, we also propose to visualize the cochlear modiolus in the real-time surgical video of the middle and inner ear cleft enabling transmodiolar implantation of the cochlear implant through the external auditory canal.Both proposed AR systems are designed in a minimally invasive manner and are solely based on vision algorithms eliminating the need for traditional magnetic and optical tracking systems. The first trials showed an easy installation in the operating room environment. This work opens important perspectives into minimally invasive otologic procedures through AR-based solutions., Les procédures otologiques impliquent la manipulation de petites structures délicates et complexes de l'anatomie de l'os temporal qui se trouvent à proximité de nerfs et de vaisseaux sanguins critiques. La réalité augmentée (RA) peut grandement être benéfique au domaine otologique en fournissant des informations supplémentaires anatomiques et de navigation fusionnée sur un seul écran. Cependant, bien que la navigation conventionnelle ait prouvé son utilité en otologie, le développement de la RA dans ce domaine reste limitée. Ce projet vise à développer des solutions RA pour les interventions chirurgicales de l'oreille moyenne et interne.Nous proposons deux applications de la RA à cet égard. Dans la première application, des informations sur les structures de l'oreille moyenne sont obtenues à partir d'un examen tomodensitométrique préopératoire et sont superposées à la vidéo chirurgicale de la membrane tympanique. Cela permet au chirurgien d'avoir des informations en temps réel sur les structures anatomiques cibles et l'instrument chirurgical localisés derrière la membrane tympanique sans élévation du volet tympanoméatal. En prolongement de ce système, nous proposons également de visualiser le modiolus cochléaire sur la vidéo chirurgicale de l'oreille moyenne et interne permettant l'implantation transmodiolaire de l'implant cochléaire à travers le conduit auditif externe.Les deux systèmes de RA proposés sont conçus de manière mini-invasive et sont uniquement basés sur des algorithmes de vision, éliminant la nécessité de systèmes traditionnels de suivi magnétique et/ou optique que l'installation dans l'environnement du bloc opératoire est facile. Ce travail ouvre des perspectives importantes sur les procédures otologiques mini-invasives grâce à des solutions basées sur la RA.

Purpose: To evaluate anatomical characteristics of the filtering blebs and scleral wall thickness using anterior segment optical coherence tomography after ab externo Preserflo MicroShunt™ micro-invasive glaucoma surgery (MIGS) with mitomycin C application as well as efficacy and safety of the microshunt. Methods: Single-site, prospective, interventional case series conducted in a tertiary university hospital. Open-angle glaucoma patients underwent ab externo Preserflo MicroShunt™ implantation with 0.4 mg/ml MMC sponge application. Anterior segment OCT of the filtering bleb and the underlying scleral wall were performed pre-operatively and 1 week, 1, 3, and 6 months post-operatively. Results: Fourteen eyes of 14 patients were included. IOP was significantly reduced from a mean preoperative value of 19.7 ± 10.1 mmHg to a mean postoperative value of 13.2 ± 8.8, 7.9 ± 2.8, 12.25 ± 4.5, 16.7 ± 8.5, and 15.3 ± 7.2 mmHg at 0 (p 20% at month 6 compared to baseline was significantly higher in patient with high bleb height (p=0.02) and high distance between the implant and the conjuctiva (p=0.01), but was not related to the presence of subconjunctival or subtenon fluid, the presence of subconjunctival cysts nor the bleb tissue hyporeflectivity (p>0.1) Conclusions: We found significant and comparable results in terms of efficacy and safety with the Preserflo MicroShunt™ compared to previous studies. Anterior-segment OCT imaging showed similar macroscopic characteristics of functional blebs in most of the patients.; Objectif : Évaluer les caractéristiques anatomiques des bulles filtrantes et l'épaisseur de la paroi sclérale à l'aide de la tomographie par cohérence optique du segment antérieur après une chirurgie micro-invasive du glaucome (MIGS) ab externo Preserflo MicroShunt ™ avec application de mitomycine C ainsi que l'efficacité et la tolérance du microshunt. Méthodes: Etude nterventionnelle prospective monocentrique menée en hôpital universitaire. Des patients atteints de glaucome à angle ouvert ont subi une implantation ab externo Preserflo MicroShunt ™ avec application per opératoire d'éponges imbibées MMC de 0,4mg / ml. L'OCT du segment antérieur de la bulle filtrante et du mur scléral sous-jacent a été réalisée en pré-opératoire et 1 semaine, 1, 3 et 6 mois après l'opération. Résultats : Quatorze yeux de 14 patients ont été inclus. La PIO a été significativement réduite d'une moyenne préopératoire de 19,7 ± 10,1 mmHg à une valeur postopératoire moyenne de 13,2 ± 8,8, 7,9 ± 2,8, 12,25 ± 4,5, 16,7 ± 8,5 et 15,3 ± 7,2 mmHg à 0 (p 20% à 6 mois par rapport à la valeur initiale était significativement plus élevée chez les patients présentant une hauteur de bulle élevée (p = 0,02) et une distance élevée entre l'implant et la conjonctive (p = 0,01), mais n'était pas liée à la présence de liquide sous-conjonctival ou sous-ténodien, la présence de kystes sous-conjonctivaux ni là 'hyporéflectivité des tissus de la bulle (p> 0,1) Conclusions : Nous avons trouvé des résultats significatifs et comparables en termes d'efficacité et de tolérance avec le Preserflo MicroShunt ™ par rapport aux études précédentes. L'imagerie OCT du segment antérieur a montré des caractéristiques macroscopiques similaires des bulles fonctionnelles chez la plupart des patients.

Le secteur des dispositifs médicaux recouvre des produits très hétérogènes de par leur fonction, le risque potentiel qui leur est associé et leur coût.Le déploiement exponentiel des dispositifs médicaux sur le marché est notamment le reflet de progrès médicaux constants. Nous avons assisté ces dernières années à des avancées technologiques telles que la chirurgie robotique et l’agrafage motorisé et de ce fait à une évolution des techniques opératoires.Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux dispositifs médicaux utilisés en chirurgie thoracique et plus particulièrement aux dispositifs d’agrafage pulmonaire. Nous avons considéré 3 aspects différents relatifs à leur utilisation.Tout d’abord un aspect financier en s’appuyant sur la réalisation de deux audits à deux ans d’intervalle dressant un état des lieux du stock immobilisé au sein du bloc de chirurgie thoracique. La valeur de ce stock a été évaluée en 2018 à plus de 312 milliers d’euros dont 60% de dispositifs médicaux d’agrafage.Nous avons également étudié l’aspect médico-économique. Deux gammes de dispositifs médicaux d’agrafage sont actuellement disponibles au livret thérapeutique de l’AP-HM. Ces gammes étant cliniquement comparables, la question de conserver deux gammes similaires se pose, dans une optique de réduction des coûts hospitaliers. Une analyse de minimisation des coûts a été effectuée afin d’identifier quel laboratoire proposait l’offre la plus avantageuse pour notre établissement de santé.Enfin, nous nous sommes intéressés à l’aspect sécuritaire lié à l’utilisation de ces dispositifs. En effet, ils font l’objet de déclarations de matériovigilance fréquentes, relatives à des incidents parfois graves avec des conséquences sur la réalisation de l’intervention et de ce fait sur la sécurité des patients.

Introduction : Le canal artériel persistant (CAP) est fréquent chez le nouveau-né prématuré et contribue aux risques de ventilation invasive prolongée, d’insuffisance rénale, d’entérocolite ulcéro-nécrosante et de troubles du neuro-développement. Plusieurs études ont montré la faisabilité et la sécurité de la fermeture du CAP par voie percutanée. La chirurgie mini-invasive par thoracotomie antérieure est une technique alternative, au lit du patient, pour la fermeture du CAP du prématuré de très petit poids.Objectifs : Comparer la morbi-mortalité à court terme entre la fermeture du CAP par mini-thoracotomie antérieure et par cathétérisme interventionnel. Méthodes : De 2010 à 2020, 92 prématurés < 1,6 kg ont eu une fermeture du CAP dans 2 centres : 44 chirurgies par mini-thoracotomie antérieure (groupe 1, centre 1) et 48 fermetures percutanées (groupe 2, centre 2). Après appariement selon un score de propension 1:1, 22 patients ont été inclus dans chaque groupe. Le critère de jugement principal était le délai d’extubation. Résultats : Les caractéristiques pré-opératoires étaient similaires entre les 2 groupes après l’appariement selon le score de propension (poids moyen au geste :1171±183 g ; p=0.8). La fermeture du CAP fut un succès dans tous les cas sauf 1 (groupe cathétérisme). Le délai d’extubation moyen était similaire : 10±15 jours dans le groupe 1 vs. 9±13 j. dans le groupe 2 (p=0.9). L’âge moyen à la sortie de l’hôpital était de 114±29 j. (groupe 1) vs. 105±19 j. (groupe 2) (p=0.2). Il y a eu deux décès dans le groupe 1 et un dans le groupe 2 (logRank=0.61). Cinq complications (pneumothorax n=2, chylothorax n=2, paralysie du nerf phrénique n=1) sont survenues chez 3 patients après la chirurgie. Trois complications (chylothorax n=1, endocardite n=1, thrombose de la veine rénale n=1) sont survenues chez 2 patients après le cathétérisme (p=0.63).Conclusion : La mini-thoracotomie antérieure et le cathétérisme interventionnel sont 2 techniques efficaces et sûres pour la fermeture du CAP du prématuré de très petit poids, et peuvent être utilisées de manière équivalente selon les compétences et le plateau technique de chaque centre.

OBJECTIVES: The aim of this study is to report the oncological and surgical outcomes of an alternative therapeutic strategy consisting of a preoperative brachytherapy followed by Type A laparoscopic or abdominal hysterectomy as an alternative to upfront surgery. MATERIAL / METHODS: This is a retrospective study conducted at Paoli Calmettes Institute, comprehensive cancer center (Marseille, France) between 2001 and 2012, concerning patients managed for early stage cervical cancer (tumor size < 4 cm, FIGO stage IA1, IA2, IB1 et IB2 - FIGO 2018) by a radiosurgical approach. A pre operative low dose rate brachytherapy was performed in pN0 patients (Surgical and radiological) , followed 6-8 weeks later by a type A hysterectomy by laparoscopic or open surgical approach. Patients with pelvic lymph node metastases or adjuvant treatment were excluded. The primary endpoint was the disease free survival (DFS) and the secondary endpoint was the surgical and brachytherapy morbidities. RESULTS: A total of 138 patients were included. Histological analysis showed a complete response in 68 patients (49,3 %) and a residual tumor < 1 cm in 36 patients (26 %). With a median follow up of 132 months (60 - 204 months), DFS was 93,5% with 9 recurrences, 6 distant (with peritoneal carcinosis, lung or liver metastasis), 2 pelvic lymph node recurrences and 1 local recurrence (left pyramidalis muscle). In univariate analysis, a delay between the end of brachytherapy and surgery more than 52 days is associated with a significative poorer DFS (p = 0,004 , OR = 8,5, IC95 {1,5 ; 48,7}), and a pathological complete response is associated with a better DFS ( p = 0,03 OR = 6,1 IC95 {1,8 ; 55,3 }). We have reported an overall late complication rate for brachytherapy of 17,3% (n= 24) (Chassagne glossary) and an overall rate of surgical urinary injuries of 6,5% (n = 9 ), with only 2 patients (1,5 %) with grade 3 complications (Clavien and Dindo classification). CONCLUSION: With a median follow up of 132 months, a radio surgical management of early stage cervical cancers (less than IB3) including brachytherapy and type A laparoscopic hysterectomy seems to offer a reasonable rate of recurrences compared to LACC trial’s results. This strategy may be an alternative to upfront radical hysterectomy in selected patients to maintain a minimal invasive approach.; OBJECTIFS : L'objectif de cette étude est d’évaluer les résultats oncologiques et chirurgicaux d'une stratégie thérapeutique alternative consistant en une curiethérapie préopératoire suivie d'une hystérectomie abdominale ou laparoscopique de type A comme alternative à la chirurgie première dans le traitement des cancers du col de stade précoce (stade FIGO < IB3). MATÉRIEL / MÉTHODES : Il s'agit d'une étude rétrospective menée à l'Institut Paoli Calmettes, entre 2001 et 2012, concernant des patientes prises en charge pour un cancer du col de l'utérus de stade précoce (< 4cm). Une curiethérapie préopératoire à faible débit de dose a été réalisée chez des patientes pN0 (chirurgicale et radiologique), suivie 6 à 8 semaines plus tard d'une hystérectomie de type A par voie mini-invasive ou par laparotomie. Le critère de jugement principal était la survie sans progression (DFS) et le critère d'évaluation secondaire était la morbidité de la chirurgie et de la curiethérapie. RÉSULTATS : Au total, 138 patients ont été inclus. Avec un suivi médian de 132 mois (60 - 204 mois), la DFS était de 93,5 % avec 9 récidives. Nous avons rapporté un taux global de complications tardives de la curiethérapie de 17,3 % ( n= 24) (glossaire Chassagne) et un taux global de lésions urinaires chirurgicales de 6,5 % (n = 9), avec seulement 2 patients (1,5 %) présentant des complications de grade 3 (classification Clavien et Dindo). CONCLUSION : L'option radio chirurgicale incluant la curiethérapie et l'hystérectomie laparoscopique de type A semble être une alternative raisonnable à la chirurgie première pour le traitement des cancers du col de l'utérus à un stade précoce (inférieur à IB3).

The research work presented in this thesis focuses on the development and characterization of hydrogels with tailored properties for different biomedical applications. In particular, an injectable poly(amidoamine) based material that selectively undergoes the sol-gel transition in the gastric tissue has been conceived and exploited as a tool for the facilitate and minimally invasive resection of gastric tumors. Moreover, a shear-thinning hydrogel based on hyaluronic acid and containing mesoporous silica nanoparticles as biomolecule-delivery system has been designed. Its ability to induce the stimulated healing of gastrointestinal fistulas was tested in vivo.The possibility to modify the developed hydrogel by the introduction of bio-stimuli with the aim of inducing cellular growth and eventually differentiation in the matrix is furthermore discussed. Finally, the preparation of a PEG based hydrogel containing porous silicon nanoparticles and designed to sustain the prolonged release of a protein is discussed in relation to its application as scaffold for the peripheral nerve regeneration., Le travail de recherche présenté dans cette thèse se concentre sur le développement et la caractérisation d'hydrogels aux propriétés adaptées à différentes applications biomédicales. En particulier, un matériau injectable à base de poly(amidoamine) qui subit sélectivement la transition sol-gel dans le tissu gastrique a été conçu et exploité pour minimiser l'invasion et faciliter la résection des tumeurs gastriques. En outre, un hydrogel à base d'acide hyaluronique contenant des nanoparticules de silice poreuse comme système de délivrance de biomolécules a été conçu. Sa capacité à induire la guérison stimulée des fistules gastro-intestinales a été testée in vivo. La possibilité de modifier l'hydrogel développé par l'introduction de bio-stimuli dans le but d'induire la croissance et éventuellement la différenciation cellulaire dans la matrice est également discutée. Enfin, la préparation d'un hydrogel à base de PEG contenant des nanoparticules de silicium poreux et conçu pour soutenir la libération prolongée d'une protéine est discutée en relation avec son application comme support pour la régénération des nerfs périphériques.

Le travail de cette thèse a pour objectif de définir les nouveaux concepts qui régissent la réalisation des cavités d'accès endodontique, permis par l'arrivée de nouveaux matériaux et de nouvelles techniques. Tout d'abord, nous définirons la notion d'endodontie minimalement invasive au travers des différents outils, matériaux et concepts de la dentisterie moderne. Dans un second temps, nous décrirons les différentes étapes de réalisation des cavités d'accès endodontique dites conventionnelles ainsi que leurs avantages et inconvénients. La troisième partie de cette thèse s'intéressera à la description des cavités d'accès endodontique dites conservatrices et ultra conservatrices. Peuvent-elles répondre au cahier des charges du traitement endodontique ? Enfin, dans une ultime partie, nous aborderons les perspectives en matière de cavités d'accès endodontique et l'apparition des cavités endodontiques guidées.

These past twenty years, a new surgical procedure has emerged to replace laparotomy (open surgery). Minimally Invasive Surgery (MIS) allows the surgeon to operate without cutting open the patient. This kind of surgery, which consists in the insertion of surgical tools through artificial (trocar) or natural (anus, vagina) orifices, is spreading rapidly.Even though this technique presents numerous advantages for the patient (a much shorter operation and recuperation time, an almost scar-free surgery, etc), it presents many constraints for the surgeon (reversal of movement, indirect vision, muscle fatigue, etc).Many robotic devices have been developed to improve the working conditions of the surgeons. These solutions are based on a teleoperation or a co-manipulation of the surgical tool. The lever arm model has been used in the control of the instrument through an orifice.In this thesis, it is shown that a small calibration error in the lever arm problem can lead to a big static error and even to a divergence during automatic displacements in a Minimally Invasive Surgery context. To minimize the efforts applied to the insertion area, this thesis focuses on a free-wrist anthropomorphic robot.To automatically move with accuracy, the interaction between the robot wrist and the tool point needs to be known at every time step. Two estimators have been developed and implemented in a control law for a wrist free anthropomorphic robot. This control law has been tested on a experimental setup simulating the insertion of a surgical tool through an orifice.The need to take the tissues deformations into account once demonstrated for surgeries such as prostate or uterine biopsy, the control law has been used in a visual servoing loop based on ultrasound images. This visual servoing can be used to control the position of an ultrasound probe for prostate biopsies.; Depuis une vingtaine d’années, une nouvelle procédure de chirurgie a vu le jour afin de remplacer la laparotomie (ouverture complète du patient). La chirurgie mini-invasive permet en effet au chirurgien d’opérer un patient sans avoir à l’inciser entièrement. Cette chirurgie consiste à insérer des instruments chirurgicaux à travers des orifices artificiels (trocart) ou naturels (anus, vagin). Cette nouvelle procédure est en pleine expansion.Bien qu’engendrant de nombreux avantages pour le patient (opération plus courte, temps de récupération plus court, quasi-absence de cicatrice, etc) elle entraîne de nombreuses contraintes pour le chirurgien (inversion du mouvement, vision indirecte, fatigue musculaire, etc).Afin d’ameliorer les conditions de chirurgie pour le praticien, differents systèmes robotisés ont été développés. Ces solutions permettent de comanipuler ou télémanipuler l’outil chirurgical en se basant sur le modèle du bras de levier pour traduire le problème de contrôle d’un instrument à travers un orifice.Dans cette thèse, il est montré qu’une petite erreur de calibration dans le modèle du bras de levier peut entraîner une grande erreur statique voir une divergence lors de la réalisation de déplacements automatiques appliquée à la chirurgie mini-invasive. Afin d’assurer une minimisation des efforts appliqués sur la zone d’insertion les travaux se concentrent sur les robots anthropomorphiques à poignet libre.Dans le but de réaliser des délacements automatiques précis, il faut être capable de connaître à tout instant et le plus précisément possible l’interaction entre le poignet du robot et la pointe de l’instrument. Pour cela, deux estimateurs sont développés, implémentés dans une commande sur un robot anthropomorphique à poignet libre et testés sur un set-up expérimental simulant l’insertion d’un instrument chirurgical à travers un orifice.Après avoir démontré la nécessité de prendre en compte les déformations des tissus pour des opérations telles que la biopsie de la prostate, la commande est utilisée dans une boucle d’asservissement visuel basée sur des images échographiques. Cet asservissement visuel permet de contrôler le positionnement d’une sonde échographique pour des biopsies de prostate.

These past twenty years, a new surgical procedure has emerged to replace laparotomy (open surgery). Minimally Invasive Surgery (MIS) allows the surgeon to operate without cutting open the patient. This kind of surgery, which consists in the insertion of surgical tools through artificial (trocar) or natural (anus, vagina) orifices, is spreading rapidly.Even though this technique presents numerous advantages for the patient (a much shorter operation and recuperation time, an almost scar-free surgery, etc), it presents many constraints for the surgeon (reversal of movement, indirect vision, muscle fatigue, etc).Many robotic devices have been developed to improve the working conditions of the surgeons. These solutions are based on a teleoperation or a co-manipulation of the surgical tool. The lever arm model has been used in the control of the instrument through an orifice.In this thesis, it is shown that a small calibration error in the lever arm problem can lead to a big static error and even to a divergence during automatic displacements in a Minimally Invasive Surgery context. To minimize the efforts applied to the insertion area, this thesis focuses on a free-wrist anthropomorphic robot.To automatically move with accuracy, the interaction between the robot wrist and the tool point needs to be known at every time step. Two estimators have been developed and implemented in a control law for a wrist free anthropomorphic robot. This control law has been tested on a experimental setup simulating the insertion of a surgical tool through an orifice.The need to take the tissues deformations into account once demonstrated for surgeries such as prostate or uterine biopsy, the control law has been used in a visual servoing loop based on ultrasound images. This visual servoing can be used to control the position of an ultrasound probe for prostate biopsies., Depuis une vingtaine d’années, une nouvelle procédure de chirurgie a vu le jour afin de remplacer la laparotomie (ouverture complète du patient). La chirurgie mini-invasive permet en effet au chirurgien d’opérer un patient sans avoir à l’inciser entièrement. Cette chirurgie consiste à insérer des instruments chirurgicaux à travers des orifices artificiels (trocart) ou naturels (anus, vagin). Cette nouvelle procédure est en pleine expansion.Bien qu’engendrant de nombreux avantages pour le patient (opération plus courte, temps de récupération plus court, quasi-absence de cicatrice, etc) elle entraîne de nombreuses contraintes pour le chirurgien (inversion du mouvement, vision indirecte, fatigue musculaire, etc).Afin d’ameliorer les conditions de chirurgie pour le praticien, differents systèmes robotisés ont été développés. Ces solutions permettent de comanipuler ou télémanipuler l’outil chirurgical en se basant sur le modèle du bras de levier pour traduire le problème de contrôle d’un instrument à travers un orifice.Dans cette thèse, il est montré qu’une petite erreur de calibration dans le modèle du bras de levier peut entraîner une grande erreur statique voir une divergence lors de la réalisation de déplacements automatiques appliquée à la chirurgie mini-invasive. Afin d’assurer une minimisation des efforts appliqués sur la zone d’insertion les travaux se concentrent sur les robots anthropomorphiques à poignet libre.Dans le but de réaliser des délacements automatiques précis, il faut être capable de connaître à tout instant et le plus précisément possible l’interaction entre le poignet du robot et la pointe de l’instrument. Pour cela, deux estimateurs sont développés, implémentés dans une commande sur un robot anthropomorphique à poignet libre et testés sur un set-up expérimental simulant l’insertion d’un instrument chirurgical à travers un orifice.Après avoir démontré la nécessité de prendre en compte les déformations des tissus pour des opérations telles que la biopsie de la prostate, la commande est utilisée dans une boucle d’asservissement visuel basée sur des images échographiques. Cet asservissement visuel permet de contrôler le positionnement d’une sonde échographique pour des biopsies de prostate.

Minimally Invasive Surgery (MIS) allows the surgeon to operate without cutting open the patient. This kind of surgery, which consists in the insertion of surgical tools through artificial or natural orifices, is spreading rapidly. Even though this technique presents numerous advantages for the patient, it presents many constraints for the surgeon. Many robotic devices have been developed to improve the working conditions of the surgeons. These solutions are based on a teleoperation or a co-manipulation of the surgical tool. The lever arm model has been used in the control of the instrument through an orifice. In this thesis, it is shown that a small calibration error in the lever arm problem can lead to a big static error and even to a divergence during automatic displacements in a Minimally Invasive Surgery context. To minimize the efforts applied to the insertion area, this thesis focuses on a free-wrist anthropomorphic robot. To automatically move with accuracy, the interaction between the robot wrist and the tool point needs to be known at every time step. Two estimators have been developed and implemented in a control law for a wrist free anthropomorphic robot. This control law has been tested on a experimental setup simulating the insertion of a surgical tool through an orifice. The need to take the tissues deformations into account once demonstrated for surgeries such as prostate or uterine biopsy, the control law has been used in a visual servoing loop based on ultrasound images. This visual servoing can be used to control the position of an ultrasound probe for prostate biopsies.; La chirurgie mini-invasive (MIS) permet au chirurgien d'opérer un patient sans avoir à l'inciser entièrement. Cette chirurgie consiste à insérer des instruments chirurgicaux à travers des orifices artificiels ou naturels. Bien que très avantageux pour le patient, elle entraîne de nombreuses contraintes pour le chirurgien. Afin d'améliorer les conditions de chirurgie pour le praticien, des systèmes robotisés ont été développés. Ces solutions permettent de comanipuler ou télémanipuler l'outil chirurgical en se basant sur le modèle du bras de levier pour traduire le problème de contrôle d'un instrument à travers un orifice. Ces travaux montrent qu'une petite erreur de calibration dans le modèle de la littérature peut entraîner une grande erreur statique et une divergence lors de déplacements automatiques en MIS. Pour assurer une minimisation des efforts appliqués sur la zone d'insertion, la thèse se concentre sur les robots anthropomorphiques à poignet libre. Pour réaliser des déplacements automatiques précis, il faut pouvoir connaître à tout instant et le plus précisément possible l'interaction entre le poignet du robot et la pointe de l'instrument. Pour cela, deux estimateurs sont implémentés dans une commande sur un robot à poignet libre et testés sur un set-up expérimental simulant l'insertion d'un instrument chirurgical à travers un orifice. Après avoir démontré la nécessité de prendre en compte les déformations des tissus pour des opérations telles que la biopsie de la prostate, la commande est utilisée dans une boucle d'asservissement visuel. Cet asservissement visuel permet de contrôler le positionnement d'une sonde échographique pour des biopsies de prostate.

Objective: To evaluate the benefits of the minimally invasive approach of oesophagectomy (TMIE) according to Lewis Santy (LS) in prone position on intraoperative ventilatory tolerance. Methods: All patients who underwent oesophagectomy using either TMIE or hybrid (HMIE) between 2014 and 2018 were included in this retrospective single-center study. All patients benefited from modern management intent including pulmonary and nutritional preparation, laparoscopic abdominal approach, thoracic epidural and lung exclusion for the HMIE group. The primary endpoint was the variation in Fi02 during the intervention. Results: Of the 77 patients included, 40 were in the TMIE group and 37 in the HMIE group. No differences were observed in preoperative characteristics (age, sex, BMI, indication, preoperative treatment, comorbidity). The study of the variation of the FIO2 using a repeated 2-factor ANOVA showed a significant increase of the necessary H2O2% in the HMIE group during the thoracic time and after the reversal before the departure in the intensive care unit. (surgery interaction * time, p

Purpose : The objective of this study was to evaluate the efficacy and safety of minimally invasive glaucoma surgery by XEN implant with or without cataract surgery in the treatment of chronic open angle glaucoma.Methods : This monocentric retrospective study included all patients who underwent XEN implantation with or without cataract surgery from February 2017 to May 2018. The primary outcome was complete and qualified success rate at 12 months. Complete success was defined as a postoperative intraocular pressure ≤18mmHg and a postoperative intraocular pressure reduction ≥20% from preoperative baseline without any glaucoma medications or any secondary glaucoma surgery. Qualified success was defined as a postoperative intraocular pressure ≤18mmHg and a postoperative intraocular pressure reduction ≥20% from preoperative baseline with or without glaucoma medications without any secondary glaucoma surgery. Needling revisions were not considered surgical failure. Secondary outcome measures included: postoperative intraocular pressure, postoperative intraocular pressure reduction from preoperative baseline, number of postoperative glaucoma medications, needling rate and postoperative complications.Results: One hundred thirty-eight eyes of 116 patients were included in the study, 86 (62.3%) XEN were implanted alone and 52 (37.7%) were implanted during a combined intervention with phacoemulsification. Ninety eyes (65.2%) had a complete 12-month follow-up. The complete and qualified success rate at 12 months was 50% and 60% respectively. Mean intraocular pressure decreased from 24 mmHg preoperatively to 16 mmHg at 12 months. The mean intraocular pressure reduction was 28.7% at 12 months. The mean number of glaucoma medications decreased from 3.3 preoperatively to 0.7 at 12 months. Sixty-one eyes (44.2%) underwent a needling revision. Sixteen eyes (11.6%) requiring secondary glaucoma surgery and 1 case of late onset endophthalmitis complicating blebitis with implant exposure were reported.Conclusion : The implantation of XEN appears to be a safe and effective surgical technique that reduces intraocular pressure and the number of glaucoma medications at 12 months of follow-up with a low complication rate but frequent use of needling revisions that, like any glaucoma filtering surgery, requires close follow-up of patients after surgery., Introduction : L’objectif de cette étude était d’évaluer l’efficacité et l’innocuité de la chirurgie mini-invasive du glaucome par implant XEN® associée ou non à une chirurgie de la cataracte dans le traitement du glaucome chronique à angle ouvert.Matériel et méthode : Il s’agissait d’une étude rétrospective monocentrique incluant tous les patients ayant eu l’implantation du XEN® associée ou non à une chirurgie de la cataracte entre février 2017 et mai 2019. Le critère de jugement principal était le taux de succès absolu et relatif à 12 mois. Le taux de succès absolu était défini comme une PIO postopératoire ≤18mmHg et une réduction de la PIO ≥20% sans médicaments hypotonisants ni chirurgie secondaire du glaucome. Le taux de succès relatif était défini comme une PIO postopératoire ≤18mmHg et une réduction de la PIO ≥20% sans chirurgie secondaire du glaucome avec ou sans médicaments hypotonisants. Les révisions à l’aiguille (needlings) n’étaient pas considérées comme un échec chirurgical. Les critères de jugement secondaires comprenaient : la PIO postopératoire, le pourcentage de réduction de la PIO en postopératoire, le nombre de médicaments hypotonisants postopératoires, le taux de needlings et les complications postopératoires.Résultats : Au total, 138 yeux de 116 patients ont été inclus dans l’étude, 86 (62,3%) XEN® ont été implantés seuls et 52 (37,7%) ont été posés au cours d’une intervention combinée avec une phacoémulsification. Quatre-vingt-dix yeux (65,2%) ont eu un suivi complet de 12 mois. Le taux de succès absolu et relatif à 12 mois a été respectivement de 50% et 60%. La PIO moyenne a diminué de 24 mmHg en préopératoire à 16 mmHg à 12 mois. La réduction moyenne de la PIO était de 28,7% à 12 mois. Le nombre de médicaments hypotonisants a diminué de 3,3 en préopératoire à 0,7 à 12 mois. Soixante et un yeux (44,2%) ont eu recours à un needling. Seize yeux (11,6%) ayant nécessité d’une chirurgie secondaire du glaucome et 1 cas d’endophtalmie sur blébite secondaire à une exposition de l’implant d’apparition tardive, ont été répertoriés.Conclusion : L’implantation du XEN® semble être une technique chirurgicale sûre et efficace permettant une réduction de la PIO et du nombre de médicaments hypotonisants à 12 mois de suivi avec un faible taux de complications mais nécessite des recours fréquents aux révisions de bulles ou « needlings » imposant, comme toute chirurgie filtrante du glaucome, un suivi rapproché des patients en postopératoire.

L'éviction du tissu dentaire infecté est, et reste, une étape préalable indispensable à la thérapeutique de la lésion cavitaire d'origine carieuse. De nombreuses techniques ont été décrites et mise en oeuvre afin d'optimiser au mieux les propriétés de chaque instrument et de chaque matériau. L'intérêt se porte tant sur l'éviction de l'ensemble du contenu infecté, que sur la préservation du tissu dentaire (technique minimalement invasive), les ressentis post-opératoires des patients ou encore les propriétés du tissu résiduel en vue de sa restauration future. Dans un premier temps, nous détaillerons un historique des techniques passées, puis mettrons en exergue un cahier des charges, le plus satisfaisant du point de vue du clinicien ainsi que du patient. Puis, nous établirons les principales propriétés des différents moyens d'éviction carieuse mécaniques afin de les confronter dans un dernier temps entre eux, mais également vis-à-vis des doléances précédentes, ceci ayant pour but d'établir une solution idéale à la vue des données actuelles de la science.

L'implantologie est régie par le concept d'ostéointégration. Cependant il est envisageable de poser des implants au contact ou au travers de tissus dentaires lorsque la situation clinique le nécessite. Il s'agit du traitement implantaire d'un édentement causé par la présence d'une canine incluse. Ce protocole, qui consiste à placer l'implant au contact ou au travers de la canine incluse, permet ainsi une chirurgie moins invasive et un traitement moins long. L'objectif de notre travail est de mettre en avant les avantages de cette alternative thérapeutique et que la stabilité d'un implant trans-corono-radiculaire ne correspond pas simplement à un ancrage biomécanique mais à une réaction biologique aux interfaces, définie d'intégration minérale.

Introduction: hysterectomy is one of the most performed surgery in women. CNGOF recommends the use of laparoscopic or vaginal routes. One-day surgery is a goal for public authorities who have set a target of 66% in 2020 in France. The aim of the study was to evaluate the feasibility of one-day surgery for mini-invasive hysterectomy and identify the predictive factors of succeed and failing. Materials and Methods: we conducted a prospective bicentric observational study at Caen University Hospital and Amiens University Hospital between 09/29/17 and 06/15/18. We included hospitalized patients managed for a laparoscopic or vaginal hysterectomy. Two groups “able” and “unable” have been designed according to the 6 hours past surgery’s PADSS score. A questionnaire was also given to patients during the hospitalization. Results: 50 patients were included during the study period. Half was in the "able" group. Laparotomy history was significantly predictive to discharge inability. Uterine size and BMI were not predictive criteria. The main limits to the discharge were pain and postoperative nausea / vomiting. 4 patients had grade 1 postoperative complications (acute urine retention), they were all in the "unable" group. Conclusion: one-day minimally invasive hysterectomy is possible and safe. Patient’s complete engagement is key for success.; Introduction : l'hystérectomie est une des interventions les plus pratiquées chez la femme en France aujourd’hui. Les voies coelioscopiques et vaginales sont les techniques recommandées par le CNGOF. La chirurgie ambulatoire est devenue une priorité pour les pouvoirs publics qui ont fixé un objectif de 66% de chirurgie ambulatoire en 2020 en France. Notre objectif était d’évaluer la faisabilité de l’hystérectomie mini-invasive en ambulatoire et d’identifier les facteurs prédictifs de réussite et d’échec. Patientes et méthodes : nous avons réalisé une étude prospective observationnelle bicentrique sur le CHU de Caen et d’Amiens entre le 29/09/2017 et le 15/06/2018. Nous avons inclus les patientes prise en charge pour une hystérectomie par voie coelioscopique ou vaginale et hospitalisée en service conventionnel. Nous avons évalué le score de PADSS à 6 heures de la fin de l’intervention afin de classer nos patientes en 2 groupes « apte » (score de PADSS ≥ 9) et « inapte ». Un questionnaire était également remis aux patientes pendant l’hospitalisation. Résultats : 50 patientes ont été inclus sur la période. 50% des patientes étaient dans le groupe « apte ». Un antécédent de laparotomie était un critère significativement prédictif d’une inaptitude à la sortie. La taille de l’utérus et l’IMC n’étaient pas des critères prédictifs. Les principaux freins à une sortie étaient la douleur et les nausées/vomissements post-opératoires. 4 patientes ont présenté des complications de grade 1 en post-opératoire (rétention aigue d’urine), elles étaient toutes dans le groupe « inapte ». Conclusion : l'hystérectomie mini-invasive est licite et sûre en ambulatoire. L’adhésion de la patiente est un critère essentiel pour cette prise en charge.

International audience; Hypothèse.-Les fixations percutanées par vis pédiculaire (FPVP) (FPVP) sont de plus en plus pratiquées en chirurgie du rachis, minimisant la morbidité via un moindre délabrement musculaire mais au prix d'un guidage fluoroscopique peropératoire générant une forte exposition aux rayonnements. Peu d'études ont été conduites pour les mesurer précisément. L'objectif de notre étude est de quantifier, lors d'une PPSF réa-lisé dans différents centres expérimentés respectant les recommandations actuelles de radioprotection, cette irradiation reç ue au niveau du chirurgien et du patient. Matériel et méthodes.-Nous avons inclus prospectivement 100 procédures de FPVP pour lesquelles nous avons relevé les doses d'irradiation de l'opérateur principal. Pour chaque intervention, les doses du rayonnement absorbées sur le corps entier, les cristallins et les extrémités ont été mesurées. Résultats.-Nos résultats montrent une dose d'exposition moyenne par procédure sur le corps entier, les extrémités et les cristallins qui atteint respectivement, 1,7 ± 2,8 Sv, 204,7 ± 260,9 Sv et 30,5 ± 25,9 Sv. Discussion.-Selon ses valeurs, l'exposition des extrémités et des cristallins du chirurgien dépassera la limite annuelle admise par la Commission internationale de protection radiologique (CIPR) après respectivement 2440 et 4840 procédures. Conclusion.-Les directives récentes européennes vont réduire la dose d'exposition oculaire annuelle maximale de 150 à 20 mSv. Le nombre d'interventions chirurgicales pour ne pas atteindre le seuil oculaire, selon nos résultats, ne devra pas dépasser 645 procédures par an. Dans l'attente de la démocratisation des systèmes de neuronavigations, l'utilisation de la fluoroscopie conventionnelle expose les yeux en premier lieu et doivent donc être protégé par des verres plombés.

Hypothese Les fixations percutanees par vis pediculaire (FPVP) (FPVP) sont de plus en plus pratiquees en chirurgie du rachis, minimisant la morbidite via un moindre delabrement musculaire mais au prix d’un guidage fluoroscopique peroperatoire generant une forte exposition aux rayonnements. Peu d’etudes ont ete conduites pour les mesurer precisement. L’objectif de notre etude est de quantifier, lors d’une PPSF realise dans differents centres experimentes respectant les recommandations actuelles de radioprotection, cette irradiation recue au niveau du chirurgien et du patient. Materiel et methodes Nous avons inclus prospectivement 100 procedures de FPVP pour lesquelles nous avons releve les doses d’irradiation de l’operateur principal. Pour chaque intervention, les doses du rayonnement absorbees sur le corps entier, les cristallins et les extremites ont ete mesurees. Resultats Nos resultats montrent une dose d’exposition moyenne par procedure sur le corps entier, les extremites et les cristallins qui atteint respectivement, 1,7 ± 2,8 μSv, 204,7 ± 260,9 μSv et 30,5 ± 25,9 μSv. Discussion Selon ses valeurs, l’exposition des extremites et des cristallins du chirurgien depassera la limite annuelle admise par la Commission internationale de protection radiologique (CIPR) apres respectivement 2440 et 4840 procedures. Conclusion Les directives recentes europeennes vont reduire la dose d’exposition oculaire annuelle maximale de 150 a 20 mSv. Le nombre d’interventions chirurgicales pour ne pas atteindre le seuil oculaire, selon nos resultats, ne devra pas depasser 645 procedures par an. Dans l’attente de la democratisation des systemes de neuronavigations, l’utilisation de la fluoroscopie conventionnelle expose les yeux en premier lieu et doivent donc etre protege par des verres plombes. Niveau de preuve IV serie de cas.

In France, cardiac surgery is interested in minimally invasive approaches. This work presents a method for evaluating the use of less invasive pathways in cardiac surgery, using the EIAS (undesirable events associated with care) collection from the creation of a new risk associated-situation (SAR): “Failures related to the use of less invasive pathways in cardiac surgery”. The qualitative evaluation of the 171 EIAS, from the REX database (Feedback), established by the HAS makes it possible to draw a favorable conclusion on the use of minimally invasive approaches. Indeed, the events are, to finish, infrequent and of minor gravity. The establishment of a criticality grid on the EIAS of this SAR makes it possible to establish recommendations whose purpose is to reduce the learning curve by the feedback of experience.; La chirurgie cardiaque s’intéresse aux voies d’abord mini-invasives. Ce travail présente une méthode d’évaluation de l’utilisation des voies d’abord moins invasives en chirurgie cardiaque, en utilisant le recueil des EIAS (évènements indésirables associées aux soins) issus de la création d’une nouvelle situation à risque (SAR) : défaillances liées à l’utilisation des voies d’abord moins invasives en chirurgie cardiaque. L’évaluation qualitative des 171 fiches d’évènements indésirables associés aux soins (EIAS), issues de la base REX (retour d’expérience), instaurée par la HAS permet de dégager une conclusion allant de manière favorable sur l’utilisation du Mini-invasif. En effet, les évènements sont pour finir peu fréquents et d’une gravité mineure. L'établissement d’une grille de criticité sur les EIAS de cette SAR permet d’établir des recommandations ayant pour finalité une diminution de la courbe d’apprentissage par le retour d’expérience.

The robotic guidance of a needle has been the subject of a lot of research works these past years to provide an assistance to clinicians during medical needle insertion procedures. However, the accurate and robust control of a needle insertion robotic system remains a great challenge due to the complex interaction between a flexible needle and soft tissues as well as the difficulty to localize the needle in medical images. In this thesis we focus on the ultrasound-guided robotic control of the trajectory of a flexible needle with a beveled-tip. We propose a 3D model of the interaction between the needle and the tissues as well as a needle tracking method in a sequence of 3D ultrasound volumes that uses the artifacts appearing around the needle. Both are combined in order to obtain good performances for the tracking and the modeling of the needle even when motions of the tissues can be observed. We also develop a control framework based on visual servoing which can be adapted to the steering of several kinds of needle-shaped tools. This framework allows an accurate placement of the needle tip and the compensation of the physiological motions of the patient. Experimental results are provided and demonstrate the performances of the different methods that we propose.; Le guidage robotisé d'une aiguille a été le sujet de nombreuses recherches ces dernières années afin de fournir une assistance aux cliniciens lors des procédures médicales d'insertion d'aiguille. Cependant le contrôle précis et robuste d'un système robotique pour l'insertion d'aiguille reste un grand défi à cause de l'interaction complexe entre une aiguille flexible et des tissus ainsi qu'à cause de la difficulté à localiser l'aiguille dans les images médicales. Dans cette thèse nous nous concentrons sur le contrôle automatique de la trajectoire d'une aiguille flexible à pointe biseautée en utilisant la modalité échographique comme retour visuel. Nous proposons un modèle 3D de l'interaction entre l'aiguille et les tissus ainsi qu'une méthode de suivi de l'aiguille dans une séquence de volumes échographiques 3D qui exploite les artefacts visibles autour de l'aiguille. Ces deux éléments sont combinés afin d'obtenir de bonnes performances de suivi et de modélisation de l'aiguille même lorsque des mouvements des tissus sont observés. Nous développons également une approche de contrôle par asservissement visuel pouvant être adaptée au guidage de différents types d'outils longilignes. Cette approche permet d'obtenir un contrôle précis de la trajectoire de l'aiguille vers une cible tout en s'adaptant aux mouvements physiologiques du patient. Les résultats de nombreux scénarios expérimentaux sont présentés et démontrent les performances des différentes méthodes proposées.

Purpose: Primary hyperparathyroidism (PHP) is one of the most common endocrinological conditions especially with an increasingly aging population. Surgery remains the only curative option and can be tailored according to the number and location of abnormally functioning parathyroid glands. The objective is to evaluate the performance of double isotope 123I/99mTc-sestamibi parathyroid scintigraphy with subtraction SPECT/CT in primary hyperparathyroidism for identifying uniglandular disease that can benefit from minimally invasive approaches.Materials and Methods: Ninety PHP patients that had undergone preoperative imaging studies and parathyroidectomy at Marseille University Hospital between December 2015 and August 2016 were included in this study. All patients were evaluated with neck ultrasound (US), parathyroid scintigraphy (PS) including double isotope 123I/99mTc-sestamibi subtraction planar pinhole and SPECT/CT with a new protocol. Outcomes from imaging modalities were reported as: uniglandular disease (UGD), multiglandular disease (MGD), or negative, and were compared to final diagnoses post-operatively. Results: Post-operatively, 72 and 18 patients had true UGD and MGD, respectively. Sensitivities and specificities of US, pinhole scintigraphy with subtraction, pinhole and SPECT/CT with subtraction, and all modalities combined were 91.7%/38.9%, 88.9%/72.2%, 93%/66.7% and 84.72%/77.78%, respectively (specificity of US+PS being superior to US alone, p=0.023). SPECT/CT enables reclassification of doubtful uptake foci on pinhole. Conclusions: Combination of neck US and PS with subtraction SPECT/CT offers a higher specificity for guiding towards minimally invasive parathyroidectomy.; Objectif : L'hyperparathyroïdie primaire (HPTP) est l'une des affections endocriniennes les plus fréquentes, en particulier dans une population de plus en plus vieillissante. La chirurgie reste la seule option curative et la tactique opératoire peut être adaptée en fonction du nombre et de la localisation des glandes parathyroïdes pathologiques. L'objectif est d'évaluer la performance de la scintigraphie parathyroïdienne double isotope (123I/99mTc-sestamibi) avec soustraction TEMP/TDM, dans l'hyperparathyroïdie primaire, pour sélectionner les patients présentant une maladie uniglandulaire pouvant bénéficier d'approches chirurgicales focalisées (dites mini-invasives).Patients et méthodes : quatre-vingt-dix patients avec HPTP ayant bénéficié d’examens d'imagerie préopératoires et d’une parathyroïdectomie au CHU de Marseille entre décembre 2015 et août 2016 ont été inclus dans cette étude. Tous les patients ont été évalués avec une échographie cervicale (EC), une scintigraphie parathyroïdienne (SP) double isotope 123I/99mTc-sestamibi, comprenant une acquisition planaire pinhole et TEMP/TDM avec soustraction dans le cadre d’un nouveau protocole d’acquisition et de reconstruction. Les résultats des modalités d'imagerie ont été classés comme: maladie uniglandulaire (MUG), maladie multi glandulaire (MMG) ou négatif, et ont été comparés au gold standard.Résultats : en post-opératoire, 72 et 18 patients présentaient respectivement une MUG et une MMG. Le protocole de soustraction tomoscintigraphique permet d’obtenir des images de bonne qualité. Les sensibilités et les spécificités de l’EC, du pinhole avec soustraction, du pinhole avec TEMP/TDM et soustraction et de toutes les modalités combinées ont été calculées à respectivement 91,7% / 38,9%, 88,9% / 72,2%, 93% / 66,7% et 84,72% / 77,78% (la spécificité de EC + SP étant supérieure à l’EC seule, p = 0,023). La TEMP/TDM permet le reclassement de foyers de fixation douteux sur le pinhole.Conclusions : la combinaison de l’EC et de la SP avec soustraction TEMP/TDM offre la spécificité la plus élevée pour permettre de sélectionner les patients vers une chirurgie mini-invasive.

Background: enhanced recovery (ER) protocols enable patients to recover faster, and decrease postoperative complications (POC). The impact of such protocols has rarely been studied in oesophagus surgery, a field that entails a great number of POC and a high in-hospital mortality rate. Methods: we carried out a retrospective study “before/after” the implementation of a multidisciplinary ER protocol. All the patients who had undergone oesophagectomy between January 2009 and September 2016, for oesophagus cancer, have been included. The ER protocol included the patient’s respiratory preparation, the systematic treatment of pain with thoracic epidural analgesia, minimally invasive surgery and early mobilization. The length of the stay, the in-hospital mortality, POC and the oncological follow-up care were compared between the two groups. Results: we included 227 patients, 73 of whom received standard care and 154 of whom benefited from the implementation of an ER protocol (ER group). The two groups of patients were similar in terms of demographic characteristics. The length of hospital stay was shorter in the ER group: 12.5 days (11-16) versus 15 days (13-22) (P=0.0002). There was no difference in the mortality rate (6 % in the ER group versus 8 % in the control group) nor in POC. Patients from the ER group showed a higher complete cancer remission rate (P=0.02). Conclusion: implementing an ER protocol within the scope of oesophagus surgery causes a decrease in the length of hospital stay and might reduce the risk of cancer recurrence., Contexte : les protocoles de réhabilitation précoce (RP) permettent un recouvrement accéléré du patient, et diminuent les complications post-opératoire (CPO) grâce à des mesures mises en place par une équipe multidisciplinaire. L’impact de ces protocoles a été peu étudié dans la chirurgie de l’œsophage pourvoyeuse d’un grand nombre de CPO, et d’une mortalité intra-hospitalière élevée. Objectif : Llobjectif de cette étude était d’évaluer l’impact de la mise en place d’un protocole de RP dans la chirurgie de l’œsophage, sur la durée de séjour, la mortalité intra-hospitalière et les CPO, et l’évolution carcinologique du patient. Matériel et Méthode : nous avons mené une étude rétrospective « avant / après » la mise en place d’un protocole de RP. Tous les patients ayant bénéficié d’une œsophagectomie entre janvier 2009 et septembre 2016, dans le cadre d’un cancer de l’œsophage ont été inclus. Le protocole de RP a été appliqué à partir de mars 2013. Il incluait une information et une éducation du patient, une prise en charge systématisée de la douleur par analgésie péridurale thoracique, une mobilisation précoce et une ablation précoce des drains et de la sonde urinaire. La durée de séjour, la mortalité intra-hospitalière, les CPO, et le suivi carcinologique étaient comparés entre les deux groupes. Résultats : nous avons inclus 227 patients, 73 ont bénéficié d’une prise en charge standard (groupe contrôle) et 154 ont bénéficié de l’application d’un protocole de RP (groupe RP). Les deux groupes de patients étaient comparables au niveau des caractéristiques démographiques. La durée d’hospitalisation était plus courte dans le groupe RP : 12,5 jours (11-16) contre 15 jours (13-22) (P =0,0002). Il n’y avait pas de différence en termes de mortalité (6 % dans le groupe RP vs 8 % dans le groupe standard) ni sur les CPO. Les patients du groupe RP présentait un taux de rémission complète plus élevé (P=0,02) et une moindre mortalité due au cancer (P=0,1). Conclusion : l’application d’un protocole de RP dans le cadre de la chirurgie de l’œsophage permet une diminution de la durée de séjour hospitalier, et diminuerait le risque de récidive de cancer.

Fluorescence image-guided surgery is a medical imaging modality which allows the surgeon to visualize a fluorescent probe previously injected to the patient. The probe could be specific or not and the technology is useful in a wide range of application from oncologic procedures to reconstructive surgeries or cardiac procedures. Despite the important needs of this technology in open-procedures, the surgery in general is more and more minimally invasive. The goal of mini-invasive surgery is to limit patient's per and post operation trauma. The advantages of the technique are a decrease of bleeding and pain and a decreasing hospitalization time.During an open surgery, the B&W fluorescence information given by the fluorescence image-guided surgery system is enough for the surgeon. For mini-invasive procedures, the in-game is to overlay the fluorescence information to high quality color image, compulsory for the surgeon to perform his procedure. As a first evaluation, a 2-sensors system has been rapidly developed. One sensor is dedicated to the acquisition of the color image and the other to the fluorescence information. In order to make the system more compact and improve the quality of the color image furnished to the surgeon, the final system should be composed of only one sensor. To create the color image and collect the fluorescence information with one sensor, the technique involved pulsed white light and excitation light in a sequential acquisition mode. The two information are combined and a real-time color plus fluorescence video is displayed to the surgeon.; L’imagerie de fluorescence est une technique d’imagerie médicale permettant de visualiser l’émission d’un traceur, ou fluorophore, à l’aide d’une excitation de type Laser ou LED. Les domaines d’application de la technologie sont la chirurgie oncologique, la chirurgie reconstructive ou encore la chirurgie cardiaque. Bien que les besoins en chirurgie ouverte soient importants, l’évolution des pratiques tend à démocratiser la chirurgie dite minimalement invasive. La chirurgie endoscopique va dans ce sens, le but étant de limiter les traumatismes opératoires rencontrés en chirurgie ouverte. Parmi les avantages de cette techniques on note une diminution des saignements et de la douleur, ou encore une réduction de la durée d’hospitalisation.Lors d’une intervention de type chirurgie ouverte, le praticien peur se contenter de la seuls information de fluorescence fournie par le système d’imagerie. Cependant, tout l’enjeu de l’imagerie de fluorescence pour la chirurgie mini-invasive est de venir greffer ne information relative au fluorophore sur une image couleur de très bonne qualité, essentielle au chirurgien. Pour une première évaluation, un système deux caméras a été réalisé. Un capteur est dédié à l’acquisition de l’image couleur et un autre à l’information de fluorescence. Cependant, notamment pour conserver pour conserver un système compact et proposer la meilleure ergonomie possible au chirurgien, l’endoscope final ne devra comporter qu’un seul imageur. Le principe de base est d’utiliser des impulsions de lumière d’excitation et de lumière blanche afin de séquentiellement acquérir les données de fluorescence et les images couleur. Il convient ensuite de traiter les informations recueillies pour reconstruire l’image désirée en temps réel.

Fluorescence image-guided surgery is a medical imaging modality which allows the surgeon to visualize a fluorescent probe previously injected to the patient. The probe could be specific or not and the technology is useful in a wide range of application from oncologic procedures to reconstructive surgeries or cardiac procedures. Despite the important needs of this technology in open-procedures, the surgery in general is more and more minimally invasive. The goal of mini-invasive surgery is to limit patient's per and post operation trauma. The advantages of the technique are a decrease of bleeding and pain and a decreasing hospitalization time.During an open surgery, the B&W fluorescence information given by the fluorescence image-guided surgery system is enough for the surgeon. For mini-invasive procedures, the in-game is to overlay the fluorescence information to high quality color image, compulsory for the surgeon to perform his procedure. As a first evaluation, a 2-sensors system has been rapidly developed. One sensor is dedicated to the acquisition of the color image and the other to the fluorescence information. In order to make the system more compact and improve the quality of the color image furnished to the surgeon, the final system should be composed of only one sensor. To create the color image and collect the fluorescence information with one sensor, the technique involved pulsed white light and excitation light in a sequential acquisition mode. The two information are combined and a real-time color plus fluorescence video is displayed to the surgeon.; L’imagerie de fluorescence est une technique d’imagerie médicale permettant de visualiser l’émission d’un traceur, ou fluorophore, à l’aide d’une excitation de type Laser ou LED. Les domaines d’application de la technologie sont la chirurgie oncologique, la chirurgie reconstructive ou encore la chirurgie cardiaque. Bien que les besoins en chirurgie ouverte soient importants, l’évolution des pratiques tend à démocratiser la chirurgie dite minimalement invasive. La chirurgie endoscopique va dans ce sens, le but étant de limiter les traumatismes opératoires rencontrés en chirurgie ouverte. Parmi les avantages de cette techniques on note une diminution des saignements et de la douleur, ou encore une réduction de la durée d’hospitalisation.Lors d’une intervention de type chirurgie ouverte, le praticien peur se contenter de la seuls information de fluorescence fournie par le système d’imagerie. Cependant, tout l’enjeu de l’imagerie de fluorescence pour la chirurgie mini-invasive est de venir greffer ne information relative au fluorophore sur une image couleur de très bonne qualité, essentielle au chirurgien. Pour une première évaluation, un système deux caméras a été réalisé. Un capteur est dédié à l’acquisition de l’image couleur et un autre à l’information de fluorescence. Cependant, notamment pour conserver pour conserver un système compact et proposer la meilleure ergonomie possible au chirurgien, l’endoscope final ne devra comporter qu’un seul imageur. Le principe de base est d’utiliser des impulsions de lumière d’excitation et de lumière blanche afin de séquentiellement acquérir les données de fluorescence et les images couleur. Il convient ensuite de traiter les informations recueillies pour reconstruire l’image désirée en temps réel.

International audience; The goal of this study was to evaluate, in the hands of an inexperienced surgeon, the cochleostomy location of an endaural approach (MINV) compared to the conventional posterior tympanotomy (MPT) approach. Since 2010, we use in the ENT department of Nice a new surgical endaural approach to perform cochlear implantation. In the hands of an inexperienced surgeon, the position of the cochleostomy has not yet been studied in detail for this technique. This is a prospective study of 24 human heads. Straight electrode arrays were implanted by an inexperienced surgeon: on one side using MPT and on the other side using MINV. The cochleostomies were all antero-inferior, but they were performed through an endaural approach with the MINV or a posterior tympanotomy approach with the MPT. The positioning of the cochleostomies into the scala tympani was evaluated by microdissection. Cochleostomies performed through the endaural approach were well placed into the scala tympani more frequently than those performed through the posterior tympanotomy approach (87.5 and 16.7 %, respectively, p < 0.001). This study highlights the biggest challenge for an inexperienced surgeon to achieve a reliable cochleostomy through a posterior tympanotomy, which requires years of experience. In case of an uncomfortable view through a posterior tympanotomy, an inexperienced surgeon might be able to successfully perform a cochleostomy through an endaural (combined approach) or an extended round window approach in order to avoid opening the scala vestibuli.

In this thesis, we propose a contribution to the design of medical robots, by offering a concurrent design or simultaneous approach. As opposed to a natural sequential view of the design process, the formalization of the creative process allows simultaneity, paving the way for innovative structures, dedicated: in the medical robotic field, low mass and low compactness of the mechanical structure are often sought. From a description of existing approaches, we design a tele-ultrasound robot and a minimally invasive surgery robot. For both applications, high physical integration is required. For tele-ultrasound robots, portability is highly sought, requiring low compactness. For minimally invasive surgery, geared motors of the in vivo robot must be sized correctly. Here, we formalized the improvement of compactness of an existing parallel structure for remote ultrasound application. The results show an improvement of compactness of around 5%. In the same way, we formalize the dimensional synthesis of two robots 2R-R-R for in vivo minimally invasive surgery. The results show the under-sizing of some actuators. We perform simultaneous optimization between the design of geared motors and lengths of the body of a robot 2R-RR, tendering towards full simultaneity of the creative process, allowing to improve minimal force and velocity at the end-effector of the robot. These experiments of design show limits to a strict simultaneity. We indicate the need to adapt the tools and methods of mechatronic design for simultaneous robotics design, taking into account the imperfect aspect of the creative process., Dans cette thèse, nous apportons la contribution à la conception de robots médicaux, en proposant une démarche de conception simultanée de la structure mécanique du robot. Par opposition à une vision séquentielle naturelle de la conception, la formalisation du processus créatif permet une simultanéité, ouvrant la voie à des structures innovantes dédiées : en robotique médicale, faible masse et faible compacité de la structure mécanique sont souvent recherchées. A partir d’un descriptif de démarches existantes, nous effectuons la conception d’un robot de télé-échographie et d’un robot de chirurgie mini-invasive. Pour les deux applications, de fortes contraintes sont présentes. En télé-échographie, la portabilité est très recherchée, requérant une faible compacité. Pour la chirurgie mini-invasive, les moto-réducteurs du robot in vivo doivent être dimensionnés au plus juste. Ici, nous avons formalisé l’amélioration de la compacité d’une structure parallèle pour la télé-échographie. Les résultats montrent une amélioration de la compacité de l’ordre de 5%. Dans le même esprit, nous avons formalisé la synthèse dimensionnelle de deux robots 2R-R-R de chirurgie mini-invasive in vivo. Nous réalisons l’optimisation simultanée entre le dimensionnement des moto-réducteurs et des longueurs des corps pour tendre vers une simultanéité totale du processus créatif, ce qui nous permet d’améliorer les performances en termes de force et vitesse à l’effecteur. Ces expériences de conception montrent les limites à une simultanéité stricte. Nous indiquons le besoin d’adapter outils et méthodes de conception mécatronique pour une simultanéité en conception robotique tenant compte de l’aspect imparfait du processus créatif.

International audience; This review presents the evidence of video-assisted surgery in the pediatric population and discusses future progress in this field. Videosurgery minimizes the cosmetic impact and the pain induced by open procedures and has been in constant development in adults and children. Earlier training of surgeons and residents combined with advances in anesthetics and technology have expanded the use of videosurgery for more complex interventions. Although most feasible surgical procedures have been performed by laparoscopy, the literature has not yet defined it as the gold standard for most interventions, especially because of the lack of evidence for many of them. However, laparoscopy for cholecystectomy is now the preferred approach with excellent postoperative outcomes and few complications. Although no evidence has been demonstrated in children, laparoscopy has been shown to be superior in adults for gastroesophageal reflux disease and splenectomy. Laparoscopic appendectomy remains controversial. Nevertheless, meta-analyses have concluded in moderate but significant advantages in terms of pain, cosmetic considerations, and recovery for the laparoscopic approach. Laparoscopy is now adopted for undescended testes and allows both localization and surgical treatment if necessary. For benign conditions, videosurgery can be an excellent tool for nephrectomy and adrenalectomy. However, laparoscopy remains controversial in pediatric surgical oncology.; L’objectif de ce travail est de réaliser une mise au point sur la place de la chirurgie vidéo-assistée en chirurgie viscérale pédiatrique et de discuter les perspectives d’avenir dans cedomaine. Les techniques de vidéochirurgie ont permis de minimiser l’impact esthétique ettraumatique des interventions en chirurgie viscérale et sont en constant développement chezl’adulte comme chez l’enfant. La formation plus précoce des chirurgiens à ces techniques,associée aux progrès anesthésiques et aux améliorations technologiques, a permisd’augmenter le savoir-faire et de pratiquer des interventions plus complexes par cette voied’abord. Si la plupart des interventions viscérales ont déjà été réalisées par voiecœlioscopique, la littérature peine à la définir comme un « gold standard », notamment enraison des difficultés à démontrer des bénéfices esthétiques ou sur la douleur. L’intérêt de lacœlioscopie pour la cholécystectomie est désormais admis en termes de suites opératoiressans augmenter les complications. Pour le traitement chirurgical du reflux gastro-œsophagienet pour la splénectomie, aucune étude pédiatrique ne conclut à la supériorité de la cœlioscopiemais des données chez l’adulte la suggèrent. L’abord en lomboscopie permet de réaliser desinterventions urologiques en évitant de larges lombotomies. La cœlioscopie peut servirégalement d’outil diagnostique, comme lors des testicules non palpables, et permettre un gestethérapeutique si nécessaire. L’appendicectomie reste encore sujette à débat. Les études sontcontradictoires et la chirurgie ouverte garde une place importante, mais la proportion decœlioscopie dans cette indication semble augmenter. La cœlioscopie reste toutefoiscontroversée pour la chirurgie oncologique pédiatrique.

This work details the setup of a 3D vision component, itself par of a larger framework developped at the LIRMM and dedicated to motion compensation on the beating heart. Our goal was to track the motion of the heart at real-time and evaluate the 3D position of the surface of the organ. These informations are obtained from video data from one or two cameras. A first contribution is a method to choose texture-based descriptors to robustly characterize the surface of the organ and track it. The other main contribution is a tracking method, based on both these descriptors and pattern matching, that showed good results on in-vivo experiments. This method is applied on real-life images to compute 2D and 3D motion, and its results are compared with the ones of other existing approaches.; Ces travaux mettent en place les bases d'une architecture de vision 3D pour un projet de plate-forme robotique de compensation de mouvements cardiaques, pour la chirurgie coronarienne mini-invasive à cœur battant. Les objectifs recherchés sont le suivi et la reconstruction en temps réel des mouvements du cœur, à partir des images fournies par une ou deux caméras. Une première contribution est la sélection d'un ensemble de descripteurs optimaux pour l'analyse de la texture du cœur, réalisée par des méthodes d'analyse statistique multidimensionnelle. Ce jeu de descripteurs est alors mis en œuvre dans un algorithme original de suivi hybride, qui utilise à la fois des informations issues de l'analyse de texture et de la mise en correspondance de motifs. Cet algorithme est évalué sur des images de synthèse ainsi que sur des images acquises in vivo grâce à une plate-forme d'acquisition haute fréquence développée pour l'occasion. Cette évaluation montre l'avantage de coupler l'information de motif avec l'information de texture au niveau de la robustesse du suivi vis-à-vis des déformations de l'organe. Nous proposons ensuite d'appliquer ces méthodes à la reconstruction 3D des mouvements du cœur par stéréo-vision. Cette méthode utilise l'analyse de texture afin d'améliorer le recalage des données entre les vues. Des résultats sont présentés sur des images expérimentales afin d'illustrer la méthode.

This work details the setup of a 3D vision component, itself par of a larger framework developped at the LIRMM and dedicated to motion compensation on the beating heart. Our goal was to track the motion of the heart at real-time and evaluate the 3D position of the surface of the organ. These informations are obtained from video data from one or two cameras. A first contribution is a method to choose texture-based descriptors to robustly characterize the surface of the organ and track it. The other main contribution is a tracking method, based on both these descriptors and pattern matching, that showed good results on in-vivo experiments. This method is applied on real-life images to compute 2D and 3D motion, and its results are compared with the ones of other existing approaches.; Ces travaux mettent en place les bases d'une architecture de vision 3D pour un projet de plate-forme robotique de compensation de mouvements cardiaques, pour la chirurgie coronarienne mini-invasive à cœur battant. Les objectifs recherchés sont le suivi et la reconstruction en temps réel des mouvements du cœur, à partir des images fournies par une ou deux caméras. Une première contribution est la sélection d'un ensemble de descripteurs optimaux pour l'analyse de la texture du cœur, réalisée par des méthodes d'analyse statistique multidimensionnelle. Ce jeu de descripteurs est alors mis en œuvre dans un algorithme original de suivi hybride, qui utilise à la fois des informations issues de l'analyse de texture et de la mise en correspondance de motifs. Cet algorithme est évalué sur des images de synthèse ainsi que sur des images acquises in vivo grâce à une plate-forme d'acquisition haute fréquence développée pour l'occasion. Cette évaluation montre l'avantage de coupler l'information de motif avec l'information de texture au niveau de la robustesse du suivi vis-à-vis des déformations de l'organe. Nous proposons ensuite d'appliquer ces méthodes à la reconstruction 3D des mouvements du cœur par stéréo-vision. Cette méthode utilise l'analyse de texture afin d'améliorer le recalage des données entre les vues. Des résultats sont présentés sur des images expérimentales afin d'illustrer la méthode.

This work concerns robotic assisted minimally invasive surgery. Nowadays, dedicated robotized systems do not include force feedback to the surgeon. Here, a force feedback teleoperation system is proposed. It is based on a position - position architecture and a slave robot force controller. The architecture enables teleoperation in free space as well as interactions with soft environment. The first contribution is the online environment stiffness estimation to guarantee stability of the system in contact with stiff object. Without considering a contact position, the parameter estimation strategy uses an extended Kalman filter technique with robot modeling errors compensation. The second contribution is the transparency and stability analysis of the force feedback teleoperation system. Based on the transparency and stability trade off, the architecture parameters are updated to guarantee a desired transparency. Experimental results using ex-vivo tissues, have shown good performances in contact with soft and stiff surfaces and for a teleoperated needle insertion task. The force feedback teleoperation scheme is then adapted to the minimally invasive surgery constraints. The first one is the trocar constraint. A secondary task is performed by a virtual null space robot, which attempts to have always the trocar position on the medical instrument. The second considered constraint is the physiological motion compensation during beating heart surgery. A force disturbance rejection control law is performed to compensate the environnement motion. Experimental results have shown the relevance and the effectiveness of the proposed strategies.; Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre de l'assistance robotique pour la chirurgie mini-invasive télé-opérée. L'une des principales limitations des systèmes existants concerne l'absence de restitution des efforts au chirurgien lorsqu'il télé-opère le robot. Ainsi, un système de télé-opération avec retour d'effort est proposé. Il est basé sur une architecture position - position avec une commande en effort du robot esclave. Cette dernière utilise un découplage non-linéaire du robot ainsi que des techniques d'observation et de commande par retour d'état. Des validations expérimentales ont montré les performances de l'architecture lors d'une télé-opération en espace libre et lors d'interactions avec un environnement de faible rigidité. Une première contribution est l'estimation en ligne de la raideur de l'environnement afin de garantir la stabilité du système lors d'interactions avec un environnement rigide. Cette stratégie utilise un filtre de Kalman étendu qui s'affranchit de la position de repos de l'environnement et qui considère une compensation des erreurs de modélisation du robot esclave. La deuxième contribution est l'étude de la transparence et de la stabilité de l'architecture de télé-opération. Une adaptation des paramètres de commande en fonction de la raideur estimée est proposée en considérant un compromis entre ces deux critères. La structure a été validée expérimentalement en considérant un environnement constitué de tissus ex-vivo. Une dernière contribution est l'adaptation de l'architecture de télé-opération avec retour d'effort aux contraintes imposées par la chirurgie mini-invasive. La première est le passage de l'instrument du robot par le trocart. Une architecture de commande utilisant le principe du découplage tâche - posture est alors proposée. La posture permettant le passage par le trocart est contrôlée en considérant la commande en position d'un robot virtuel attaché à l'instrument du robot télé-opéré. La deuxième contrainte considérée est la compensation des mouvements physiologiques. L'objectif étant d'offrir au chirurgien une stabilisation virtuelle de l'organe. L'approche de commande consiste à atténuer les perturbations dans les efforts appliqués sur un environnement en mouvement. La compensation repose sur une commande référencée modèle qui considère que les perturbations atténuées génèrent un déplacement du robot esclave. Des expérimentations ont montré la pertinence et l'efficacité des stratégies proposées.

This work concerns robotic assisted minimally invasive surgery. Nowadays, dedicated robotized systems do not include force feedback to the surgeon. Here, a force feedback teleoperation system is proposed. It is based on a position - position architecture and a slave robot force controller. The architecture enables teleoperation in free space as well as interactions with soft environment. The first contribution is the online environment stiffness estimation to guarantee stability of the system in contact with stiff object. Without considering a contact position, the parameter estimation strategy uses an extended Kalman filter technique with robot modeling errors compensation. The second contribution is the transparency and stability analysis of the force feedback teleoperation system. Based on the transparency and stability trade off, the architecture parameters are updated to guarantee a desired transparency. Experimental results using ex-vivo tissues, have shown good performances in contact with soft and stiff surfaces and for a teleoperated needle insertion task. The force feedback teleoperation scheme is then adapted to the minimally invasive surgery constraints. The first one is the trocar constraint. A secondary task is performed by a virtual null space robot, which attempts to have always the trocar position on the medical instrument. The second considered constraint is the physiological motion compensation during beating heart surgery. A force disturbance rejection control law is performed to compensate the environnement motion. Experimental results have shown the relevance and the effectiveness of the proposed strategies.; Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre de l'assistance robotique pour la chirurgie mini-invasive télé-opérée. L'une des principales limitations des systèmes existants concerne l'absence de restitution des efforts au chirurgien lorsqu'il télé-opère le robot. Ainsi, un système de télé-opération avec retour d'effort est proposé. Il est basé sur une architecture position - position avec une commande en effort du robot esclave. Cette dernière utilise un découplage non-linéaire du robot ainsi que des techniques d'observation et de commande par retour d'état. Des validations expérimentales ont montré les performances de l'architecture lors d'une télé-opération en espace libre et lors d'interactions avec un environnement de faible rigidité. Une première contribution est l'estimation en ligne de la raideur de l'environnement afin de garantir la stabilité du système lors d'interactions avec un environnement rigide. Cette stratégie utilise un filtre de Kalman étendu qui s'affranchit de la position de repos de l'environnement et qui considère une compensation des erreurs de modélisation du robot esclave. La deuxième contribution est l'étude de la transparence et de la stabilité de l'architecture de télé-opération. Une adaptation des paramètres de commande en fonction de la raideur estimée est proposée en considérant un compromis entre ces deux critères. La structure a été validée expérimentalement en considérant un environnement constitué de tissus ex-vivo. Une dernière contribution est l'adaptation de l'architecture de télé-opération avec retour d'effort aux contraintes imposées par la chirurgie mini-invasive. La première est le passage de l'instrument du robot par le trocart. Une architecture de commande utilisant le principe du découplage tâche - posture est alors proposée. La posture permettant le passage par le trocart est contrôlée en considérant la commande en position d'un robot virtuel attaché à l'instrument du robot télé-opéré. La deuxième contrainte considérée est la compensation des mouvements physiologiques. L'objectif étant d'offrir au chirurgien une stabilisation virtuelle de l'organe. L'approche de commande consiste à atténuer les perturbations dans les efforts appliqués sur un environnement en mouvement. La compensation repose sur une commande référencée modèle qui considère que les perturbations atténuées génèrent un déplacement du robot esclave. Des expérimentations ont montré la pertinence et l'efficacité des stratégies proposées.

In order to provide a minimally invasive surgical robot with force feedback, two major difficulties shall be addressed. Firstly, a metrology problem occurs, as it is technologically difficult to directly measure the distal interaction, inside the patient, due to sterilization and size constraints. Secondly, controlling interactions that exhibit unknown geometry and dynamics (as the instrument may contact organs, surgeon, or other instruments) in the particular case where the fulcrum point imposes a kinematic constraint, induces particular difficulties. Within this thesis, these two problems are coped with by the development of an original robotic system, that involves:- a robotic arm with a spherical kinematics,- a force sensor placed outside the patient, which still allows for a fine estimation of the organ-instrument interaction inside the patient,- a force controller which passivity is ensured for any interactions, and which is implemented considering different control modes (explicit feedback, impedance control, teleoperation).A laboratory prototype is developed and used for the validation of all the technological and methodological propositions. Experiments include in vivo validations, from simple tasks to the assistance to a complete cholecystectomy operation., Mettre en oeuvre un retour d'effort pour un système robotique dédié à la chirurgie mini-invasive impose d'adresser deux difficultés principales. La première est d'ordre métrologique, puisqu'il est technologiquement très difficile de procéder à une mesure directe de l'interaction distale à l'intérieur du patient, tout en respectant les contraintes de stérilité et d'encombrement. La seconde concerne le contrôle d'interactions dont la géométrie et la dynamique sont fortement variables et mal connues (contacts avec des organes, le chirurgien, ou d'autres instruments) dans un contexte particulier où la contrainte cinématique induite par le passage des instruments par un point fixe ne permet pas l'asservissement de toutes les composantes du torseur d'interaction.La réponse apportée à ces questions prend ici la forme d'un système robotique bâti autour :- d'un bras compact de cinématique sphérique ;- d'un capteur d'efforts placé à l'extérieur du patient permettant une estimation fine des interactions distales ;- d'une commande en effort dont la passivité est garantie pour toutes les interactions ; celle-ci est déclinée selon plusieurs modes (retour explicite, commande en impédance, téléopération à retour d'efforts).L'ensemble des propositions méthodologiques est validé de façon systématique sur un prototype de laboratoire développé dans le cadre de ce travail. Les expériences incluent des validations in vivo sur animal, depuis des tâches élémentaires jusqu'à l'utilisation du prototype comme "main gauche" pour une opération de cholécystectomie.

In this paper is presented a modeling of continuum elastic hydraulic actuator to bend a catheter (mini-invasive surgery). It is composed of three parallel metallic bellows. To reduce the numerical task of simulation, we propose an adapted modeling in which each bellow is modelled with relative coordinates as a multibody system. The basic principle is a gluing algorithm from which the algebraic constraint equations are reformulated by using tangent flexibility matrix K^-1 of the system, the number of equations to be solved is thus reduced. Moreover the numerical task is only a linear function of the number of DOF because K^-1 is built by a backward formulation., Dans ce papier est présenté une modélisation d'un actionneur hydraulique continûment déformable composé de trois soufflets métalliques en parallèle, ayant pour but de courber un cathéter (chirurgie mini-invasive). Pour réduire le coût numérique de la simulation, nous proposons une modélisation adaptée dans laquelle chaque soufflet est modélisé à partir de coordonnées relatives à la manière d'un système multi-corps. Le principe de base est un algorithme de «collage» reformulant les équations de contraintes algébriques à partir de la matrice de flexibilité tangente K^-1 du système et conduisant ainsi à la résolution d'un nombre réduit d'équations. De plus K^-1 étant construite à partir d'une formulation «récurrence arrière», le coût numérique globale n'évolue que linéairement en fonction du nombre de DDL.

We have witnessed since few years the emergence of automated surgery aiming at the improvement of surgical procedures, operating team's working conditions and patient's comfort. This thesis falls within the RNTS national project called EndoXirob, the objective of which is the realization of an automated minimally invasive surgery device.The main objective of our work is dedicated to the conception and realization, using microsystem technologies, of a poly-articulated surgical instrumentation equipped with integrated terminal tools allowing for stress measurement and thermo-coagulant cut of living tissues.Our suggestion makes use of an innovative poly-articulated articulation, similar to the "snake body" type. This articulation, controlled by 4 or 6 wires, is composed of plastic wrist joint connections accompanied by many metallic wires insuring stiffness in both torsion and flexing. Force feedback in tele-operated instrumentation is strongly requested by surgeons. Our work deals with the microsystem conception of a two axis stress sensor to measure pulling forces on tissues in the jaws plane. This microsystem uses two Silicon levels integrating a 4 orthogonal branches gauge and a set of plane electrodes inter-digitized.Tissues cutting and coagulation represents an important part in the surgical act and constitute a good base for the development of an intelligent terminal toolset. We have studied the conception of auto-regulated thermo-heating Silicon blades allow the cutting and the thermo-coagulationo of tissues. Beyond simple cut and stress measurement, we can imagine the integration on surgical tools of other micro-sensors or micro-actuators. It would then be possible to increase the surgical act safety by evaluating, for example, the presence of arterials, blood vessels or nerves in the vicinity of the surgical tool.Finally, we suggest a futurology reflection based on the miniaturization of a portable robot with a compact mechanism driving the terminal articulat ion of the surgical tool. A last reflection evaluates an extreme solution where all the degrees of freedom in the robot are transferred inside; On assiste depuis quelques années à l'émergence d'une robotique médicale proposée pour accroître la précision des actes, améliorer les conditions de travail de l'équipe chirurgicale et le confort du patient. Nos recherches s'inscrivent dans le projet national EndoXiroB du RNTS dont l'objectif est la réalisation d'un ensemble robotisé de chirurgie mini-invasive. Elles sont dédiées à la conception et à la réalisation, en s'appuyant sur les technologies microsystèmes, d' une instrumentation chirurgicale poly-articulée équipée d'outils terminaux intégrés permettant une mesure des efforts et une découpe thermo-coagulante des tissus vivants. Nous présenterons une description complète de notre proposition qui consiste en une articulation poly-articulée innovante, proche du type « corps de serpent ». Cette articulation, commandée par quatre ou six fils, est composée de liaisons rotules plastiques accompagnées par plusieurs fils métalliques assurant à l'ensemble une rigidité en torsion et flexion. Nous décrirons nos travaux sur la conception microsystème d'un capteur d'effort deux axes pour mesurer des forces de tiraillement sur les tissus. Le microsystème utilise deux niveaux de silicium intégrant un corps d'épreuve à quatre branches orthogonales et un ensemble d'électrodes capacitives inter-digitées.Nous exposerons nos premières études sur la conception de lames thermo-chauffantes pour la découpe et la coagulation des tissus. Ces études sont basées sur la réalisation de lames en technologie silicium. Au-delà de la simple découpe et de la mesure des efforts, on peut imaginer d'intégrer d'autres micro-capteurs sur les outils chirurgicaux. Il serait ainsi possible d'augmenter la sécurité de l'acte chirurgical en évaluant, par exemple, la présence d'artères, de vaisseaux ou de nerfs à proximité de l'outil de chirurgie. Pour finir, nous proposerons une réflexion plus prospective basée sur la miniaturisation d'un robot portable intégrant un dispositif compact pour actionner l'a rticulation terminale de l'instrument chirurgical. Au-delà de cette réflexion, une solution extrême consisterait dans le futur à transférer tous les degrés de liberté d'un système robotisé à l'intérieur de la cavité opératoire.

La sciatique par hernie discale est une pathologie fréquente chez l'adulte : 100000 cas par an en France motivant 37000 interventions chirurgicales. L'évolution spontanée des hernies discales est la guérison et seules des conditions anatomiques et biologiques défavorables peuvent conduire à la poursuite du conflit, rendant le traitement de la hernie nécessaire. L'essor de la radiologie interventionnelle a permis de développer des techniques percutanées mini invasives. Elles se présentent comme une alternative à la chirurgie. Notre travail consiste à évaluer une nouvelle technique, la nucléoplastie par radiofréquence, basée sur la coblation qui permet une désintégration à froid du nucléus. 73,3% de nos 15 patients ont une réduction significative de la sciatique avec une EVA radiculaire inférieure à 20 mm en valeur absolue. Cette technique semble efficace sur les hernies discales sous-ligamentaires résistant au traitement médical bien conduit. Les techniques percutanées permettent de restreindre le temps d'hospitalisation et donc le coût de prise en charge.

Minimally invasive surgery limits the inflicted trauma on the patient through the use of small incisions. Moreover, taking advantage of robotic assistance considerably enhances the precision of the gestures and the comfort of the surgeon. Nevertheless, many difficulties are still being encountered, such as the identification of the target arteries in the coronary bypass surgery. In this work, we propose to guide the surgeon by superimposing a model of the patient's arteries on the intraoperative endoscopic images. Our approach is defined from the analysis of the intervention and the surgical gesture. First a static model of the coronary tree is obtained from standard imaging systems. The registration with the endoscopic images is then initialized by calibrating the stereoscopic actuated endoscope and registering the external shape of the patient in the operating room. Finaly, this result is refined to take into account the intraoperative shift of the heart and the successive errors. This is done using an original multi-model robust algorithm, based on translating the indications given by the surgeon into measures, which leads to the precision necessary to the guidance. This innovative tool of computer assisted surgery is integrated within a common architecture tested with the Da Vinci robot during many in-vivo experiments.; La chirurgie mini-invasive limite les incisions et le traumatisme pour le patient. Elle bénéficie de l'assistance robotisée qui améliore précision et confort du geste opératoire. Cependant des difficultés subsistent. Ainsi dans les opérations de pontage des artères coronaires, la localisation et l'identification des artères cibles de l'intervention posent problème. Nous proposons alors de guider le chirurgien en superposant le modèle des artères du patient dans les images endoscopiques intra-opératoires. L'une des contributions de cette thèse consiste à définir une approche basée sur l'analyse de l'intervention et du geste chirurgical: tout d'abord nous nous intéressons à la modélisation statique des artères coronaires à partir de moyens standards d'imagerie. Nous initialisons ensuite le recalage dans les images endoscopiques en calibrant l'endoscope stéréoscopique robotisé et en recalant l'enveloppe externe du patient au bloc opératoire. Nous affinons enfin ce résultat pour tenir compte du déplacement intra-opératoire du coeur et des erreurs successives. Un mécanisme multi-modèles robuste original, basé sur la traduction des indications données par le chirurgien en mesures, permet d'aboutir à la précision nécessaire au guidage. Cet outil novateur de chirurgie assistée par ordinateur est intégré au sein d'une architecture commune expérimentée avec le robot Da Vinci au cours de nombreux tests in-vivo.

Minimally invasive surgery limits the inflicted trauma on the patient through the use of small incisions. Moreover, taking advantage of robotic assistance considerably enhances the precision of the gestures and the comfort of the surgeon. Nevertheless, many difficulties are still being encountered, such as the identification of the target arteries in the coronary bypass surgery. In this work, we propose to guide the surgeon by superimposing a model of the patient's arteries on the intraoperative endoscopic images. Our approach is defined from the analysis of the intervention and the surgical gesture. First a static model of the coronary tree is obtained from standard imaging systems. The registration with the endoscopic images is then initialized by calibrating the stereoscopic actuated endoscope and registering the external shape of the patient in the operating room. Finaly, this result is refined to take into account the intraoperative shift of the heart and the successive errors. This is done using an original multi-model robust algorithm, based on translating the indications given by the surgeon into measures, which leads to the precision necessary to the guidance. This innovative tool of computer assisted surgery is integrated within a common architecture tested with the Da Vinci robot during many in-vivo experiments.; La chirurgie mini-invasive limite les incisions et le traumatisme pour le patient. Elle bénéficie de l'assistance robotisée qui améliore précision et confort du geste opératoire. Cependant des difficultés subsistent. Ainsi dans les opérations de pontage des artères coronaires, la localisation et l'identification des artères cibles de l'intervention posent problème. Nous proposons alors de guider le chirurgien en superposant le modèle des artères du patient dans les images endoscopiques intra-opératoires. L'une des contributions de cette thèse consiste à définir une approche basée sur l'analyse de l'intervention et du geste chirurgical: tout d'abord nous nous intéressons à la modélisation statique des artères coronaires à partir de moyens standards d'imagerie. Nous initialisons ensuite le recalage dans les images endoscopiques en calibrant l'endoscope stéréoscopique robotisé et en recalant l'enveloppe externe du patient au bloc opératoire. Nous affinons enfin ce résultat pour tenir compte du déplacement intra-opératoire du coeur et des erreurs successives. Un mécanisme multi-modèles robuste original, basé sur la traduction des indications données par le chirurgien en mesures, permet d'aboutir à la précision nécessaire au guidage. Cet outil novateur de chirurgie assistée par ordinateur est intégré au sein d'une architecture commune expérimentée avec le robot Da Vinci au cours de nombreux tests in-vivo.

This work presents a robotic vision system that automatically retrieves and positions surgical instruments during robotized laparoscopie surgical operations. The instrument is mounted on the end-effector of a surgical robot which is controlled by visual servoing. The goal of the automated task is to safely bring the instrument at a desired 3-D location from an unknown or hidden position. Light Emitting Diodes are attached on the tip of the instrument and a specifie instrument-bolder fitted with optical fibers is used to project laser dots on the surface of the organs. These optical markers are detected in the endoscopie image and allow to localize the instrument with respect to the scene. The instrument is recovered and centered in the image plane by means of a visual servoing algorithm using feature errors in the image. With this system, the surgeon can specify a desired relative position between the instrument and the pointed organ., Ce travail présente l'étude et la réalisation d'un système de vision robotique qui récupère et positionne automatiquement les instruments chirurgicaux lors d'une intervention en chirurgie laparoscopique assistée par robot. L'instrument est actionné par un robot chirurgical commandé par asservissement visuel. L'objectif de la tâche autonome est de déplacer en toute sécurité l'instrument d'une position inconnue ou non-visible à une position 3-D désirée. Des marqueurs lumineux sont fixés sur l'extrémité de l'instrument et un porte-outil est utilisé pour projeter un motif laser sur la surface des organes à l'aide de fibres optiques. Ces marqueurs visuels sont extraits de l'image endoscopique et permettent de localiser l'instrument dans la scène. L'instrument est amené et centré dans l'image au moyen d'une commande référencée dans le plan image. A l'aide de ce système, le chirurgien peut indiquer une position relative à atteindre entre l'instrument et l'organe pointé.