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Système micro-robotique magnétique d’injection guidé par imagerie

multimodale pour le traitement de l’arthrose du genou

Titre : Système micro-robotique magnétique d’injection guidé par imagerie multimodale

pour le traitement de l’arthrose du genou

Laboratoires : Laboratoire PRISME - EA 4229, INSA Centre Val de Loire, Université d’Orléans.

Adresse : 88 Boulevard Lahitolle, 18000, Bourges

Partenaires : Laboratoire LaTIM (Laboratoire de Traitement de l’Information Médicale) – UMR

mixte 1101, de l’Inserm, de l’Université de Bretagne Occidentale (UBO), de l'IMT

Atlantique et associant le CHU de Brest.

Durée : 3 ans

Supervision : Directeur de thèse :

* Antoine Ferreira, Professeur INSA Centre Val de Loire, PRISME
* Eric Stindel, Professeur Université-Praticien Hospitalier CHRU
Brest/Université Bretagne Occidentale

Co-encadrant :

* Guillaume Dardenne, Ingénieur Recherche CHU Brest

Salaire: 1600 euros nets par mois

Mots clés : Robotique, Imagerie multimodale, Modélisation, Automatique, IA

1- Contexte :

La livraison ciblée de médicaments dans des parties de corps humain, la manipulation de micro-

organismes, ainsi que la micro-injection assistée sont des applications prometteuses de la micro-

robotique dans le domaine médical. Parmi ces applications, la thérapie cellulaire pour la réparation du

cartilage osseux est un traitement prometteur évitant de lourdes greffes osseuses au niveau des

articulations mobiles du genou [1–3]. La thérapie clinique consiste à injecter des cellules souches

mésenchymateuses (CSM) ayant un potentiel de différenciation multipotent permettant la réparation et

la régénération du cartilage osseux [4]. Cependant, ces procédures d’injection intra-articulaires souffrent

à l’heure actuelle, d’un manque de précision (injection manuelle, assistance limitée, difficulté de

localiser la zone endommagée) et d’un manque de ciblage thérapeutique conduisant à des infections

postopératoires. Afin d’éviter d’avoir recours à des méthodes très invasives, il est important de guider

l’injection de manière sûre et efficace [5]. Dans ce sujet thèse, nous proposons de développer un système

robotisé d’assistance du geste d’injection assisté par imagerie multimodale (échographique et

arthroscopique). Les problématiques scientifiques concerneront la modélisation, la simulation et la

planification per-opératoires ainsi que la navigation intra-opératoire guidée par imagerie multimodale

combinant les systèmes d’imagerie arthroscopique (fibre optique) et échographique (sonde ultrasonore).

Ce sujet de thèse sera réalisé en collaboration avec le Laboratoire PRISME (INSA Centre Val de Loire,

Université d’Orléans) pour les aspects micro-robotiques et le Laboratoire de traitement de l’information

médicale- LaTIM- (Inserm UMR 1101, Université de Bretagne Occidentale (UBO) pour les aspects

imagerie multimodale et le CHRU de Brest pour les aspects de validation cliniques. Le groupe

« Robotique » du Laboratoire PRISME possède une expertise reconnue dans le domaine de la micro-

robotique magnétique pour des applications médicales.

2- Objectifs de la thèse:

L’objectif de la thèse est de développer un système micro-robotique magnétique d’injection guidé par

imagerie multimodale pour le traitement de l’arthrose du genou. L’articulation du genou compte deux

grandes structures cartilagineuses, à savoir le cartilage articulaire et les ménisques. Le cartilage

articulaire recouvre les extrémités osseuses du tibia, du fémur et de la rotule qui sont en contact avec

l’articulation. Il est important d’assister le geste du praticien pour l’administration de particules

magnétiques à base de cellules souches. Pour cela, le futur doctorant utilisera la combinaison de

l’imagerie intra-articulaire (arthroscopie) et extracorporelle du genou (imagerie échographique) pour le

suivi le long d’une trajectoire d’injection planifiée et contrôlée en temps-réel [6]. Pour assurer un ciblage

thérapeutique précis et sûr, des microparticules magnétiques fonctionnalisées avec des cellules souches

seront injectées et contrôlées magnétiquement le long de la trajectoire prédéfinie [7]. Le futur doctorant

s’intéressera à la problématique de l’asservissement en position des microparticules injectées guidées

par imagerie multimodale. Son travail de thèse sera décomposé de la manière suivante (voir Figure 1) :

Figure 1 : Plan de travail.

3- Profil et compétences recherchées
La candidate ou le candidat devra être titulaire d’un master ou d’un diplôme équivalent en Robotique

et/ou Automatique et/ou Imagerie Médicale avec de très bonnes compétences dans au moins un de ces

domaines.

4- Candidature
Les candidats doivent envoyer un CV détaillé, une lettre de motivation, des relevés de notes (master ou

équivalent) et les coordonnées (nom, institution, adresse électronique) de deux personnes de référence.

Les documents doivent être envoyés dans un format zippé à : antoine.ferreira@insa-cvl.fr et

guillaume.dardenne@univ-brest.fr

Bibliographie

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