Thèse de Noah Bertholon


Sujet :
Modélisation et résolution numérique pour la simulation haptique temps réel de l’interaction aiguille–tissus en anesthésie dentaire

Date de début : 01/05/2026
Date de fin (estimée) : 01/05/2029

Encadrant : Hadrien Courtecuisse
Co-encadrant : Florence Zara

Résumé :

Programme de travail du doctorant – Projet ANR IDEAL Objectif général : Le doctorant participera au développement de méthodes numériques avancées visant à garantir la stabilité, la performance et le réalisme d’un simulateur haptique temps réel pour l’apprentissage de l’anesthésie tronculaire du nerf alvéolaire inférieur (IANB). Le travail portera plus particulièrement sur la modélisation des interactions aiguille–tissus, la résolution efficace de systèmes fortement contraints et la restitution haptique multi-degrés de liberté. Description : Le travail consistera principalement en modélisation numérique, analyse de stabilité et développement logiciel. Le doctorant contribuera à la conception et à l’implémentation de modèles de contact aiguille–tissus intégrant les effets de friction et de stick-slip, ainsi qu’au développement de stratégies de résolution adaptées aux systèmes surcontraints rencontrés lors de l’interaction avec des structures anatomiques rigides et légères.
Une attention particulière sera portée aux méthodes de résolution asynchrones et multi-fréquences afin de garantir un retour haptique stable et réaliste en temps réel, incluant des forces translationnelles et rotationnelles (5 DOFs). Les développements seront intégrés et validés au sein de la plateforme open-source
SOFA, en interaction avec des dispositifs haptiques dédiés à la formation en anesthésie dentaire. Résultats attendus : 
• Des modèles numériques robustes et stables pour la simulation des interactions aiguille–tissus, incluant les effets de friction et les transitions stick-slip.
• Des méthodes de résolution efficaces pour systèmes fortement contraints, compatibles avec des architectures de simulation asynchrones et temps réel.
• Un prototype de simulation haptique 5 DOFs intégré dans un environnement de formation à l’IANB, validé sur des scénarios représentatifs de la pratique clinique.