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Abstract
Narrowing of the blood vessel, stenosis, can occur throughout the human blood vessel system. When it occurs inside the vessel feeding limbs, the blood pressure drops causing chronicle pain. Modern three dimensional medical imaging technologies can give the diagnosis of stenosis or can help for preoperative procedure. These costly equipments produce high levels of radiation on the patient and often require the injection of a contrast agent to enhance the vascular tree viewing. Ultrasound imaging is under research as an alternative to 3D imaging. It is a non-iodizing low cost technology. Robots are also currently being developed to perform the ultrasound scan of a patient using a probe. The robot can help the radiologist and eventually allow automation of the examination with its constant position monitoring. This thesis presents a new robot design for 3D examination of lower limb arteries. This robot was designed with great concern for the safety of the patient and the surrounding medical staff. Given in the absence of safety regulations for medical robots, appropriate safety measures were developed following a thorough literature review. The proposed parallel robot allows internal forces to be distributed among all motors. The robot dimensions were calculated to allow the scanning examination of the longest arterial: the lower limb arteries. All other arterial examinations are less demanding in terms of workspace size. Static balancing mechanical components were added to predict and secure the robot's movements in case of sudden power outage and to reduce the gravity effect on motors.
Alternate abstract:
Le rétrécissement du vaisseau sanguin, la sténose, peut se produire dans tout le système des vaisseaux sanguins humains. Lorsqu'il se produit à l'intérieur du vaisseau alimentant les membres, la pression artérielle chute, provoquant une douleur chronique. Les technologies modernes d'imagerie médicale tridimensionnelle peuvent donner le diagnostic de sténose ou peuvent aider à la procédure préopératoire. Ces équipements coûteux produisent des niveaux élevés de rayonnement sur le patient et nécessitent souvent l'injection d'un agent de contraste pour améliorer la visualisation de l'arbre vasculaire. L'imagerie par ultrasons est en cours de recherche comme alternative à l'imagerie 3D. Il s'agit d'une technologie à faible coût non iodante. Des robots sont également en cours de développement pour effectuer l'échographie d'un patient à l'aide d'une sonde. Le robot peut aider le radiologue et éventuellement permettre l'automatisation de l'examen grâce à sa surveillance constante de la position. Cette thèse présente une nouvelle conception de robot pour l'examen 3D des artères des membres inférieurs. Ce robot a été conçu avec une grande préoccupation pour la sécurité du patient et du personnel médical environnant. Compte tenu de l'absence de règles de sécurité pour les robots médicaux, des mesures de sécurité appropriées ont été développées à la suite d'une revue approfondie de la littérature. Le robot parallèle proposé permet de répartir les efforts internes entre tous les moteurs. Les dimensions du robot ont été calculées pour permettre l'examen scanographique de l'artère la plus longue : les artères des membres inférieurs. Tous les autres examens artériels sont moins exigeants en termes de taille de l'espace de travail. Des composants mécaniques d'équilibrage statique ont été ajoutés pour prévoir et sécuriser les mouvements du robot en cas de coupure de courant brutale et pour réduire l'effet de gravité sur les moteurs.
