Résumé
Face à une perte de substance survenant au niveau de la mandibule, qu’elle soit d’origine tumorale, traumatique, infectieuse ou ostéonécrotique, la reconstruction de cet os passe, à l’heure actuelle, par la réalisation d’une autogreffe composite prélevée habituellement au niveau de la jambe, et appelée dans ce cas Lambeau Libre de Fibula (LLF). La conformation de ce lambeau osseux rectiligne est nécessaire pour reconstruire la perte de substance mandibulaire, elle bien souvent curviligne, et préserver les différentes fonctions de la mandibule. Cette conformation passe par la réalisation d’ostéotomies fibulaires dont la réalisation est délicate et dont la précision du positionnement est soumise à une longue courbe d’apprentissage. Cette thèse porte sur le développement d'un système de guidage robotisé pour aider au positionnement et à l’orientation de ces ostéotomies fibulaires en reconstruction mandibulaire par LLF. L’objectif principal est d'améliorer la précision et l'efficacité de ces interventions grâce à l'intégration de technologies de planification virtuelle et de guidage robotisé.Le premier objectif de cette recherche consiste à développer un système de planification virtuelle des ostéotomies fibulaires. Ce système, basé sur les données issues de la tomodensitométrie du patient, permet de planifier les découpes osseuses en fonction de la perte de substance mandibulaire prévue. Cette approche virtuelle vise à anticiper les besoins reconstructifs et à personnaliser le positionnement des fragments fibulaires sur la mandibule, augmentant ainsi la précision de la reconstruction.Le second objectif concerne le recalage précis du robot chirurgical avec l’os fibulaire du patient. Cette étape clé est réalisée en utilisant des modèles de fibula imprimés en 3D ainsi que des modèles cadavériques, afin de simuler des conditions précliniques. Deux techniques de recalage par balayage surfacique ont été étudiées : la première utilise un stylet traqué par un système de navigation chirurgicale, et la seconde fait appel à une caméra optique à lumière structurée pour la capture des surfaces osseuses exposées de la fibula. Dans les deux cas, une méthode d'initialisation basée sur des points déportés est employée pour garantir un alignement précis entre le modèle virtuel issu de la tomodensitométrie et l'anatomie réelle.Le troisième objectif de la thèse explore la faisabilité du guidage des ostéotomies par un robot collaboratif navigué. Ce robot est programmé pour positionner un guide de coupe en fonction de la planification virtuelle réalisée en amont de la chirurgie. Les performances de cette technique de guidage robotisé sont ensuite comparées à celles des autres méthodes existantes, telles que les guides chirurgicaux patients-spécifiques imprimés en 3D, les techniques manuelles traditionnelles ou les techniques de guidage navigué passif.L’ensemble des approches développées dans cette thèse a été testé et validé de manière systématique sur des modèles précliniques de fibula, qu'ils soient imprimés en 3D ou cadavériques. Ces tests ont permis d’évaluer la précision, l’efficacité et la reproductibilité des différentes méthodes proposées, tout en offrant un aperçu de leur faisabilité pour une utilisation clinique future.