Reconstruction 3D de la forme d'aiguilles chirurgicales en utilisant la réflectométrie fréquentielle dans des fibres optiques

L'objectif principal de ce projet de recherche est d'effectuer de la reconstruction de forme d'aiguilles chirurgicales en insérant des fibres optiques à l'intérieur. En mesurant les contraintes le long des fibres optiques, on peut facilement obtenir la courbure des fibres. Trois fibres sont donc utilisées, collées dans une géométrie triangulaire de manière à ce que la différence entre leur courbure fournisse l'information nécessaire, avec une résolution plus élevée, pour orienter cette courbure dans un espace tridimensionnel. Puisque la méthode utilisée se base uniquement sur l'utilisation de fibres optiques, on peut extrapoler les possibles applications à des cathéters, des côlonoscopes, ou n'importe quels instruments chirurgicaux minimalement invasifs dont la position dans le corps est importante à connaitre pour maximiser les chances de succès de l'intervention chirurgicale ou éviter des perforations à l'intérieur du corps. Jusqu'à présent, l'approche la plus répandue pour ce genre d'applications est l'utilisation de réseaux de Bragg (« fibre Bragg grating » : FBG) pour mesurer la tension dans la fibre. La meilleure précision recensée dans la littérature avec cette approche est d'environ 0.28mm, qui correspond à l'erreur moyenne de la position du bout de l'aiguille. Pour obtenir cette précision, deux senseurs sont utilisés et chaque senseur comporte trois réseaux de Bragg, soit un dans chacune des trois fibres utilisées (donc un total de six FBGs). Plusieurs études ont été effectuées sur des dispositifs semblables, comportant plus ou moins de FBGs séparés de distances différentes. La plupart de ces études recensent des précisions sur la reconstruction de forme de l'ordre de quelques millimètres. Cela étant dit, cette approche pour mesurer la tension dans les fibres est discrète ; l'information sur la tension est donc obtenue uniquement aux endroits où les réseaux de Bragg sont inscrits et des approximations sont nécessaires pour reconstruire la forme complète de l'aiguille. Ce projet de recherche suggère donc l'utilisation d'une approche sensorielle peu étudiée jusqu'à présent pour ce type d'applications. Cette approche, contrairement aux FBGs, est pleinement distribuée. Notre hypothèse de départ est donc qu'en effectuant des mesures de contraintes de manières distribuées, une meilleure précision peut être obtenue sur la reconstruction de la forme d'instruments chirurgicaux minimalement invasifs puisqu'elle n'implique plus l'utilisation d'approximations.