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Scientific theme and general objectives

L’équipe GMCAO a pour objectif clinique le développement de systèmes d’assistance aux gestes médico-chirurgicaux dans un contexte de réduction de l’invasivité de ceux-ci et dans celui d‘une rationalisation et d’une traçabilité des soins. Les objectifs scientifiques principaux qui en découlent concernent la conception et le développement (1) de méthodes de reconstruction, de traitement de l’image et de fusion de données, (2) de modèles des organes et des procédures cliniques, (3) de simulateurs destinés à apprendre le geste, à le monitorer, ou à en anticiper les conséquences anatomiques, fonctionnelles voire esthétiques ; et enfin (4) l’élaboration de systèmes de guidage robotisés ou non. La valorisation industrielle des résultats est également un objectif de l‘équipe.

Research topics

Nous articulons notre activité de recherche selon trois axes : perception, raisonnement et action.

Du côté de la perception :

Une partie de l‘activité est dédiée au développement de capteurs spécifiques per-opératoires (par exemple acquisition de paramètres biomécaniques, endoscopie répartie, imagerie optique dans le visible ou dans le proche infrarouge) et des différentes méthodes d’exploitation de ces capteurs et de modélisation à partir des données acquises (par exemple, reconstruction 3D de type tomographique, suivi d’instrument en endoscopie).

Du côté du raisonnement :

L‘introduction d‘informations a priori provenant de divers types de modèles (atlas, modèles statistiques, etc.) sert de base au développement de méthodes de segmentation et de recalage élastique de données multimodales ; le recalage temps réel sur la base de données per—opératoires vise le suivi de structures mobiles et déformables pour la mise à jour d’un planning opératoire. Par ailleurs, des approches de modélisation biomécanique des organes sont développées pour supporter la thématique générale de la simulation et de la planification de gestes. Enfin, nous proposons des approches originales pour aider en temps réel au bloc opératoire le chirurgien a prendre les meilleures décisions, sur la base de données multimodales faisant une place de plus en plus grande aux modalités optiques récentes (dont l’immunofluorescence).

Du côté de l'action :

Nous travaillons sur la problématique des interfaces homme/machine spécifiques aux systèmes de GMCAO et sur le développement de nouvelles modalités d’interaction. Par ailleurs les activités autour du thème de la robotique médico-chirurgicale ont été renforcées autour du développement d’architectures de robot légers et compliants, portés par le corps du patient.

Toutes ces activités de recherche sont supportées par une forte composante expérimentale allant jusqu’à la validation clinique.

L‘équipe GMCAO est à l’origine du développement et de la promotion de la plateforme open-source CamiTK (Computer Assisted Medical Intervention Tool Kit) pour le prototypage d’applications en GMCAO, la thésaurisation des technologies et des savoir— faire dans les domaines de l’imagerie médicale, de l’analyse d’images, de la modélisation biomécanique, et de la robotique.

Research Programs
Research Programs

Collaborations scientifiques

L’équipe GMCAO a des collaborations locales (avec les autres équipes de TIMC-IMAG et avec plusieurs laboratoires de l’Université de Grenoble), nationales (notamment à travers le Labex Caml qu’elle coordonne) et internationales (Canada, Singapour, Chili, Israël, Chine, Iran).

Collaborations cliniques

Un autre point fort de l’équipe concerne son ancrage au sein du monde médical. Le CIT—IT Maxitech et les cliniciens du CHU de Grenoble sont naturellement nos partenaires privilégiés avec des projets dans les domaines de l’urologie, la chirurgie digestive, l’orthopédie, la chirurgie vasculaire, la neurochirurgie, la chirurgie maxillo-faciale ou la radiologie interventionnelle. L‘équipe développe également des partenariats avec de nombreux centres cliniques en France.

Collaborations industrielles

En plus de son lien particulier avec le SurgiQual Institute (LabCom CQFD), l’équipe GMCAO a de nombreuses collaborations et contrats avec des acteurs industriels. Elle a notamment soutenu les sociétés UroMems et Texisense lauréates du concours national OSEO d‘aide à la création d’entreprises de technologies innovantes et les entreprises A3 Surgical, lmactis et Surgivisio lauréates de la première édition du Concours Mondial de l’Innovation. L’équipe fait par ailleurs partie de l’Institut Carnot LSI (Logiciels et Systèmes Intelligents).

Programmes de recherche financés

L’équipe GMCAO a une position en pointe sur les projets d’Investissements d’Avenir avec (1) la coordination du Labex CAMI qui regroupe les 6 principaux laboratoires français de GMCAO et (2) la coordination du sous—réseau « robotique médicale » de l’Equipex Robotex. L‘équipe a également connu un fort taux de succès dans les réponses aux Appels à Projets (avec par exemple, au cours du dernier quinquennal, une participation à 14 projets ANR dont 7 étaient ou sont coordonnés par notre équipe de recherche).

Projet DEPORRA-2

Devices and systems targeted towards augmented robotic radical prostatectomy #2
Supervisor(s): Sandrine VOROS
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (ANR-14-CE17-0009) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2014-2019]
DEPORRA2 aims at demonstrating that we can offer the surgeon, the possibility to explore per-operatively the prostatic tissue, through an “augmented” robotic environment, by enriching the laparoscopic images with endo-urethral ultrasound imaging and with mini-camera imaging.

Convention LABEX CAMI

CAMI labex – Computer Assisted Medical Interventions
Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: >Laboratoires d'excellence - AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (11-LABX-0004) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2012-2019]
CAMI-Labex claims a contribution to fulfilling patient’s demand for Quality during interventions by: i) structuring French skills in CAMI into a structured and internationally visible Task Force; ii) offering senior clinical operators the possibility to see beyond the immediately visible, to be assisted in their real-time vital decisions and to access to enhanced dexterity, and teaching junior operators “to fly” before being left alone; iii) demonstrating the medical benefit of CAMI innovations; iv) promote wide industrial dissemination of these innovations.

Convention ROBOTEX

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (10-EQPX-0044) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2012-2019]

Projet PI-R2

Medical robot assisting clinicians for abdomino-pelvic interventional radiology
Supervisor(s): Céline FOUARD
Contract: SATT Linksium, Technology transfer and startup building Grenoble Alpes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017-2017]
Hold, position and insert a needle under MRI or CT guidance.

Prévention Ulcères Pied

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: Projet International de Coopération Scientifique (PICS) France-Israël - CNRS - [1970]

Projet FOCUS

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (ANR-16-CE19-0011) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017-2020]
Innovative planning and guidance system for focal prostate brachytherapy.

Projet TAENIA

Supervisor(s): Philippe CINQUIN
Contract: SATT Linksium, Technology transfer and startup building Grenoble Alpes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017-2018]

ECCAMI Plateformes 2016

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: IBISA - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017-2018]

Projet 3D4CARM

Supervisor(s): Laurent DESBAT
Contract: Région Auvergne-Rhône-Alpes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017-2020]

Projet FOTONG

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: Projet IdEx Sorbonne Universités - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [1970]

Projet PICS Prévention Ulcères

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: Projet International de Coopération Scientifique (PICS) France-Israël - CNRS - [2017]

Projet VATSnext

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: France Life Imaging (FLI) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [1970]

Projet biomécanique et tissus mous

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: Programme Hubert Curien France - Nouvelle-Zélande (Campus France) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [1970]

Projet ANATOMY 2020

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (ANR-16-CE38-0011) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2016-2021]
Body-involved interactive tools for active learning of anatomy.

FASSIL

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: Région Auvergne-Rhône-Alpes, FUI - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2016-2021]

Projet Imagerie et génération de modèles biomécaniques

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: Fondation pour la Recherche Médicale (FRM) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [1970]

Projet MIRAS

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: BPI - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2015-2018]
MIRAS : Multi-image and Robot Assisted Surgery.

Projet DEPORRA 2

Supervisor(s): Sandrine VOROS
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (ANR-14-CE17-0009) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2014-2019]

FUI MIRAS 2014

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: Région Auvergne-Rhône-Alpes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2014-2018]
Projet MIRAS : Multi-image and Robot Assisted Surgery.

LABEX

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (11-LABX-0004) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2012-2019]

ROBOTEX

Supervisor(s): Jocelyne TROCCAZ
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (10-EQPX-0044) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2012-2019]

PIR

Supervisor(s): Céline FOUARD
Contract: SATT Linksium, Technology transfer and startup building Grenoble Alpes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2017-2017]

Projet CQFD

Demonstrated Quality and Reliability in Surgery
Supervisor(s): Philippe CINQUIN
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (ANR-14-LAB3-0002) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2014-2017]
What is the Delivered Medical Benefit of a device expected to improve the results of a surgical procedure? Could the answer to this question inspire the choice of the information displayed to the surgeon and the design of the interface that will enable him or her to make the best possible use of this information during the surgical procedure? On this basis, would it be possible to detect in real time a discrepancy between a procedure and “good surgical practice”? Computer Assisted Medical Interventions (CAMI) devices begin to significantly be used in the operating theaters, which allows to envisage an original way of answering these questions.

Projet Biopsies optiques pour PRR

Supervisor(s): Sandrine VOROS
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2013-2017]

Projet NOCT

Navigated OCT
Supervisor(s): Philippe CINQUIN
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (ANR-13-TECS-0008) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2013-2017]
The NOCT project aims at developing two apparatus, one for imaging and one for navigation, integrated in a complete clinical application of real-time echography navigated biopsy, which would be the first of its kind in the world.

Convention CHU Nantes

Supervisor(s): Yohan PAYAN
Contract: Convention Reversement CHU Nantes - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2013-2017]

Projet DROITE

Dynamic Reconstruction of Region Of Interest Tomography. Theory and Experiments
Supervisor(s): Laurent DESBAT
Contract: AGENCE NATIONALE DE LA RECHERCHE (ANR-12-BS01-0018) - UNIVERSITE GRENOBLE ALPES - [2012-2017]
Aims : reconstruct medical images from truncated radiographic projections of organs that are in motion during the data acquisition ; develop solid theoretical bases for the development of robust and efficient algorithms ; test and evaluate these methods in the context of interventional imaging, in orthopedics in the framework of pedicle screw insertion and in radiotherapy of lung tumours.
Team members
Presentation of team members (introductory sentence)

Effectifs :  

 Total : 44.8

    Permanents : 12.8

     chercheurs : 3 (2 CNRS + 1 inserm)

      enseignants-chercheurs : 4 (UJF - Grenoble INP)

       hospitalo-universitaires : 5

       ITA : 0.8

       Doctorants : 20

        Post-docs : 8

        Ingénieurs contracuels : 2

Adresse :

Faculté de Médecine de Grenoble

Pavillon Taillefer

38706 La Tronche

Team coordinator(s)

Permanent members

Others members

PhD students

Thesis

PhD thesis :

Platforms - Resources
CamiTK

CamiTK is a rapid prototyping toolbox for software solutions in Computer Assisted Medical Intervention (CAMI). The benefit for using our solution are multiple :

  • Prototyping development time reduced by 30% to 50%
  • Acceleration of convergence between research and clinical validation in CAMI
  • Commercialisation of proprietary modules with high freedom-to-operate
  • Clear intellectual property status of the different bricks within a solution
  • Credibilisation of a CAMI project proposal

 

PLATEFORME ECCAMI (www.eccami.fr)

 

Plateforme Eccami

 

Afin de raccourcir le temps de cycle allant du concept inspiré par un problème clinique au système opérationnel rendant un service médical, l'équipe GMCAO a mis en place le Centre d'Excellence ECCAMI, plateforme de compétences et d'équipements au service des acteurs académiques, cliniques et industriels. Ce centre d’excellence dédié à l’amélioration et à la valorisation des interventions médicales assistées par ordinateur se veut le “guichet unique” à destination de ces acteurs, pour toutes les démarches de prospection, d’échanges et d’innovation.

Une plateforme matérielle et logicielle est ainsi mise à disposition des membres ECCAMI, regroupant du matériel de pointe (C-Arm motorisé, détecteur numérique, station de laparoscopie et d’élastographie dernières générations…) ​ainsi que des licences logicielles (calcul mécanique ANSYS, prototypage rapide CamiTK).

Contact : contact [at] eccami.fr


Contact

Address: TIMC-IMAG laboratory, Pavillon TAILLEFER, 38706 LA TRONCHE CEDEX - FRANCE