Séminaire du 05/10/2017, 14h00

jeudi 5 octobre 2017, 14h00

Simulation numérique des déformations mécaniques vrais du foie en temps réel : application à la respiration libre

Conférenciers : M. Kugler, D. George, Y. Rémond

Depuis l’essor de la chirurgie mini-invasive, les outils de préparation des chirurgies, de guidage temps-réel ou encore de suivis de dose ont pris une place importante pour compenser la réduction des champs visuels et les pertes de vision 2D et de retours haptiques durant les phases chirurgicales. Ces outils de guidage s’appuient maintenant considérablement sur des modèles numériques qui calculent en temps réels les positions et déformations des différents organes. Cependant le calcul des déformations mécaniques pour des organes mous tels que le foie nécessitent à la fois une précision importante dans les résultats transmis, de grandes vitesse de calculs pour l’obtention du temps-réel, et une grande adaptabilité afin de pouvoir gérer facilement la dépendance patient.

Afin de combiner ces trois facteurs, nous avons développé un modèle numérique homogénéisé qui intègre les effets de variation de la rigidité induite par la distribution des vascularisations ainsi que la prise en compte de la pression sanguine. Ce modèle mécanique, intégrant les conditions limites et la géométrie spécifiques au patient, est ensuite paramétrisé. Cette étape repose sur l’utilisation d’algorithme d’apprentissage et de réduction de dimensions à travers l’acquisition et l’utilisation de données de masse. Une fois le problème paramétrique obtenu, il est résolu pour certaines valeurs optimisées des paramètres, et une fonction d’interpolation est extraite par une méthode de décomposition propre généralisée (PGD). Une première version à 3 paramètres géométriques et 3 paramètres de conditions aux limites est actuellement en phase d’intégration dans les logiciels de représentation en réalité-augmenté utilisés à l’IRCAD de Strasbourg pour la mise en place d’un démonstrateur sous respiration libre.

Références

• A. Hostettler, D. George, Y. Rémond, S.A. Nicolau, L. Soler and J. Marescaux, Bulk Modulus and Volume Variation Measurement of the Liver and Kidneys in vivo using Abdominal Kinetics during free Breathing, Computer Method and Programs in Biomedicine, 2010, vol. 100, pp. 149-157.
• M. Kugler, A. Hostettler, L. Soler, D. Borzacchiello, F. Chinesta, D. George, Y. Rémond, Numerical simulation and identification of macroscopic vascularised liver behaviour : case of indentation tests, Bio-Medical Materials and Engineering, 2017, 28(S1), S107-S111.
• M. Kugler, A. Hostettler, L. Soler, Y. Rémond, D. George, A new algorithm for volume mesh refinement on merging geometries : application to liver and vascularization, Journal of Computational and Applied Mathematics, 2017. in press.