Offre de thèse CIFRE Réalité Augmentée / Chirurgie arthroscopique

Titre de la thèse: Techniques de visualisation en réalité augmentée : application à la chirurgie arthroscopique

Sujet

Le sujet de recherche a trait à la conception, la réalisation, et l’évaluation de techniques d’interaction en réalité augmentée, et plus particulièrement de techniques de visualisation complexes comme l’aide à la visée en 3D, ou l’affichage et l’organisation de plusieurs vues en 3D stéréoscopique.

L’application cible de cette recherche est la chirurgie arthroscopique. L’application implique des contraintes définissant des problèmes de recherche en Interaction Humain-Machine dans un cadre plus général, comme le guidage visuel, la localisation d’objets virtuels hors champ ou encore la gestion de plusieurs vues virtuelles superposées au monde réel.

Le sujet définissant la première étape des travaux est le guidage de geste chirurgical. La visibilité est pauvre en chirurgie mini-invasive; les gestes, tels que le perçage du tunnel dans les os, sont donc risqués et les imprécisions sont fréquentes. Areas développe une application d’aide au guidage per-opératoire basée sur le tracking des outils chirurgicaux en temps réel. Cette application devrait grandement faciliter ce type d’opération. Toutefois, il n’est pas trivial de concevoir un guidage efficace. Or la qualité du geste chirurgical sera tributaire de la prise en compte des contraintes de l’environnement physique, ainsi que de l’utilité, et de la clarté du guidage. Nos tests initiaux ont par exemple montré qu'aligner un outil avec une droite affichée en Réalité Augmentée est difficile. De nouvelles solutions innovantes doivent donc être conçues, implémentées, et testées.

Par la suite, nous définissons deux autres sujets de recherche toujours issus de l’application cible : le positionnement des vues en réalité augmentée, et la localisation d’objets en dehors du champ de vision en réalité augmentée.

Cette thèse traite un sujet novateur et pertinent de la recherche en Interaction Humain-Machine, tout en visant à apporter des éléments de conception nécessaires au développement d’une application industrielle concrète.

Démarche de recherche et résultats attendus

La démarche de recherche sera itérative, et devra tenir compte des contraintes liées à l’utilisateur final (le chirurgien), et au contexte d’usage (le bloc opératoire).

Pour ce faire, la.le doctorant.e devra (1) effectuer un état de l’art approfondie des différentes techniques existantes, de leurs forces et de leurs faiblesses; (2) proposer des interfaces 3D novatrices pour répondre aux besoins des tâches traitées; et (3) évaluer les différentes interfaces proposées, en environnement contrôlé puis en environnement in-vivo.

Les résultats attendus sont d’une part un approfondissement des connaissances des systèmes d’interaction de réalité augmentée haute fidélité (sous forme de publications scientifiques), en particulier des éléments de conception de techniques d’interaction en sortie. D’autre part, une conceptualisation concrète, avec évaluation scientifique à l’appui, des meilleures pratiques à mettre en place par l’entreprise pour lui permettre de développer le dispositif le plus intuitif et le plus efficace possible.

Présentation de l’entreprise : Areas

AREAS est une jeune startup française basée à Grenoble. L’équipe est constituée de chirurgiens fondateurs et d’experts en informatique. Notre ambition est de révolutionner la chirurgie mini-invasive par l’usage de la réalité augmentée et de l’intelligence artificielle.

La chirurgie mini-invasive consiste à insérer une caméra et des outils fins dans la zone à opérer à travers les plus petites incisions possibles. Le rétablissement du patient est bien meilleur, mais les gestes chirurgicaux sont beaucoup plus difficiles à pratiquer.

Présentation de l’équipe de recherche académique : LIG-IIHM

L’équipe IIHM du Laboratoire Informatique de Grenoble (LIG) est spécialisée entre autres dans la conception de nouvelles techniques d’interaction humain-machine, et la réalité mixte. L’équipe IIHM a aussi une expertise importante de la recherche en Interaction Humain-Machine (IHM) pour la chirurgie augmentée (3 thèses soutenues et plusieurs projets collaboratifs). ll s’agit d’une des plus grandes et plus anciennes équipes de recherche en Interaction Humain-Machine en France. Elle offre un environnement exceptionnel pour un doctorat, et la possibilité d’une collaboration étroite entre étudiants et directeurs de thèse.

Localisation

La.le candidat.e sera présent.e à AREAS (Grenoble) 3 jours par semaine, et au LIG-IIHM (Grenoble) 2 jours par semaine. Possibilités de télétravailler 1 jour par semaine pendant les jours attribués à Areas.

Salaire

salaire brut annuel : environ 28 500 euros

Pour candidater :

Envoyer aux trois contacts ci-dessous : un CV, une lettre de motivation, des relevés de notes des 2 dernières années universitaires, les adresses emails de si possible deux personnes référentes (par exemple enseignants, tuteurs d’un stage, …), exemple(s) de publication, rapport de projet ou de stage:

thibault.salque@areas.ai

quentin.roy@univ-grenoble-alpes.fr

laurence.nigay@univ-grenoble-alpes.fr