Description du sujet de thèse

L’intubation est une pratique quotidienne en anesthésie, réanimation et médecine d’urgence, ainsi que dans certaines spécialités médico-chirurgicales comme l’oto-rhino-laryngologie (ORL). Des données de la littérature indiquent que l’intubation est mise en oeuvre dans près d’un tiers des anesthésies générales annuellement au Royaume-Unis, soit environ 1,1 million d'intubations par an. Le geste d'intubation présente des risques, et la réussite de l’intubation dépend en grande partie des compétences de l’opérateur. Cette dépendance à un personnel spécialisé impacte la disponibilité de ces ressources et augmente le coût des interventions médicales. De plus, la procédure reste associée à une mortalité importante, en particulier dans les conditions dites d’« intubation difficile », qui peuvent conduire au scénario catastrophe où le patient ne peut pas être intubé, ni donc ventilée. Les intubations difficiles sont corrélées à la morphologie et à la taille du patient (adulte, enfant), ainsi qu’à des facteurs supplémentaires tels que la présence de tumeurs dans les voies aériennes supérieures (entraînant une augmentation locale du volume et une hypervascularisation).

Les instruments d’intubation sont généralement des dispositifs rigides, poussés depuis leur base. La raideur de l’instrument et son mode de déploiement, impliquant un mouvement de translation par rapport aux tissus, peuvent provoquer un inconfort important et des lésions des tissus. Cela les rend inadaptés et dangereux dans des cas où la colonne cervicale du patient est immobilisée, par exemple, ce qui peut entraîner des lésions cervicales permanentes. Des saignements peuvent également survenir en présence d’une tumeur, par exemple, déclenchant un cercle vicieux durant l’intervention chirurgicale où les saignements gênent l'intervention. Ces complications peuvent gravement compromettre l’oxygénation du patient et entraîner de lourdes séquelles, pouvant aller jusqu'au décès.

Depuis 2017, des recherches actives sont engagées sur des robots révolutionnaires, appelés robots "vine". Il s’agit d’un robot souple et gonflable, qui se déploie par croissance à son extrémité plutôt que par mouvement de translation de son corps. Ce mode de déploiement repose sur un mécanisme dit d’éversion du matériau : le matériau se déplace à l’intérieur du corps du robot sous l’action d’une pression interne, atteint l’extrémité, puis s'éverse pour former le corps du robot.
Ce type de robot offre ainsi une sécurité intrinsèque, liée à la fois à sa souplesse et à son mode de locomotion, puisqu’il n’exerce ni forces de frottement ni de forces de cisaillement sur son environnement. De plus, ces robots peuvent traverser des orifices plus petits que leur diamètre extérieur et ne se bloquent pas dans des environnements collants. Ils ont donc été avantageusement proposés pour des applications médicales telles que le déploiement dans le système vasculaire, les canaux mammaires ou le gros intestin. L’intubation des patients a également été explorée. Cependant, plusieurs difficultés majeures demeurent. En effet, les robots vine rencontrent des défis importants pour l’ouverture d’un canal central — nécessaire à la ventilation du patient et au passage d’instruments chirurgicaux — ainsi que pour la modulation de leur raideur, paramètre clé pour créer un canal opérateur. Enfin, les cas d’intubations difficiles n’ont pas encore été étudiés dans les travaux antérieurs. Ce projet s’attaque à ces problématiques grâce à un concept innovant.

Le projet propose un nouveau concept de robot vine, actionné pneumatiquement, entièrement souple durant son déploiement, puis capable de se rigidifier une fois en place tout en offrant un large canal opérateur. Dans ce cadre, le doctorant se concentrera particulièrement sur la proposition et le développement de méthodes de modulation de raideur au sein de ces robots souples, ainsi que sur la création d’un large canal destiné à la ventilation du patient et au passage d’outils.

Contexte de travail

Cette thèse de doctorat se déroulera au Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM). Le LIRMM est une unité mixte de recherche CNRS/Université de Montpellier constituée de plus de 400 personnes dont 192 permanents. Il est organisé en 3 départements de recherche : Informatique, Robotique, Micro-électronique et en services centralisés. La personne recrutée intégrera l'équipe DEXTER appartenant au département Robotique. Les encadrants sur place seront Cédric Girerd et Nabil Zemiti.

Le travail de thèse sera mené en collaboration avec l'Institut FEMTO-ST de Besançon, et le candidat retenu sera co-encadré par Nicolas Andreff. Dans le cadre de cette collaboration, des déplacements seront effectués ponctuellement entre Montpellier et Besançon pour des réunions de projet, ou des mises en place de preuves de concept, par exemple.

Le candidat retenu sera idéalement issu d'un filière mécatronique, robotique, conception mécanique, avec un niveau Master 2 ou ingénieur (Bac+5). Il devra disposer de bonnes capacité analytiques, expérimentales, de résolution de problèmes complexes. Il devra être à l'aise dans des environnements multiculturels, notamment pour des échanges avec du personnel médical. Le candidat devra disposer d'un bon niveau en anglais écrit et parlé, ainsi que de bonnes capacités de communication. La date de début de thèse se situera idéalement autour du 1er février 2026.

Le financement du doctorant et du matériel nécessaire à la réalisation des travaux de thèse sera assuré par le projet ANR PRCE RESPIRE.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

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