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Simulations de neurochirurgie sur GPU avec retour haptique

( #simulations physiques, #calculGPU, #réalité virtuelle )

Les erreurs médicales peuvent avoir de graves répercussions sur la santé des patients, de même que d'importantes conséquences financières et l'utilisation de simulateurs de soins de santé permet d'améliorer la sécurité des patients et les résultats des interventions. Les approches employées lors d'opérations chirurgicales ont de plus en plus tendance à s'éloigner des procédures invasives afin de limiter l'inconfort des patients et les risques. La réduction du nombre d'opérations ouvertes signifie cependant une diminution des opportunités pour les résidents en chirurgie de pratiquer ces opérations. La simulation d'opérations chirurgicales par ordinateur offre une solution pertinente au manque d'entraînement en fournissant un environnement permettant d'apprendre les gestes nécessaires pour une procédure sans les risques d'une opération réelle. La simulation occupe ainsi une place de plus en plus prépondérante dans la formation des étudiants. Toutefois, la simulation des tissus mous utilise généralement une approche non physique basée sur les techniques de rendu, les résultats sont ainsi peu réalistes et les interactions avec les outils chirurgicaux durant la manipulation des tissus fibreux manquent souvent de précision.

Certaines équations physiques peuvent être résolus sur GPU, mais il faut intégrer résolution numérique ultra-rapide, retour haptique et réalité virtuelle dans un environnement réaliste pour diverses chirurgies. Afin de corriger les lacunes des simulateurs existants et d'augmenter leur réalisme, ce projet de recherche a développé un moteur régi par des lois physiques qui permet la simulation de la déformation de corps mous ainsi que la résection d'organes ou de tissus pathologiques.

Les résultats de ce projet bénéficieront aux membres de la communauté médicale (centres hospitaliers, professionnels de la santé incluant des résidents en chirurgie, des chirurgiens expérimentés) de même qu'à tous les patients qui seront mieux traités grâce à ces nouvelles technologies à la fois au Canada et dans le monde.

Les résultats obtenus sont illustrés dans plusieurs vidéos qui accompagnent les articles publiés.

Foie.jpg Haptiques.jpg SimGenou1.jpg SimGenou2.jpg SimOrtho.png brain_a.png high_res_surface.png liver_a.png liver_b.png liver_c.png liver_mapping_cropped.png surface_cut.jpg surface_cut_0.jpg surface_cut_1.jpg

Publications :

Formation de personnel hautement qualifié (PHQ) :

  • François Léonard, mai 2018 à août 2021, étudiant M.Sc.A. (S)
  • Vincent Magnoux, mai 2016 à août 2020, étudiant Ph.D. (S)
  • Paul Michelon, janvier 2019 à août 2020, étudiant M.Sc.A. (S)
  • Anna Shteto, avril 2019 à juillet 2019, étudiante B.Ing. (S)
  • Loïc Lerat, septembre 2017 à avril 2019, étudiant M.Ing. (S)
  • Vincent Brouillard, mai 2018 à avril 2019, étudiant B.Ing. (S)
  • Bassam Jabbour, septembre 2016 à février 2018, étudiant Ph.D. (non terminé) (S)
  • Jean-Nicolas Brunet, septembre 2015 à avril 2017, étudiant M.Sc.A. (S)

 

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