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Profil

vitrani Marie-Aude
Titre : Maître de Conférences
Adresse : 4 place Jussieu, CC 173, 75252 Paris cedex 05
Téléphone : +33 (0) 1 44 27 62 51
Email : vitrani(at)isir.upmc.fr
Equipe : AGATHE (AGATHE)

Déroulement de carrière

Principales activités de recherche

Principales activités d'enseignement

Déroulement de carrière

Je suis maitresse de conférences à Sorbonne Université (ex-UPMC) depuis 2008.

Depuis je mène mon activité de recherche à l’ISIR,  au sein de l’équipe AGATHE (Assistance au Geste et Applications THErapeutiques). Mes travaux de recherche portent sur la conception et la commande de dispositifs robotiques d’assistance aux gestes médico-chirurgicaux.

Mes activités portent plus précisément sur les modalités de couplage entre l’imageur et le robot. Dans ce cadre, je m’intéresse notamment à l’exploitation d’images échographiques. Sur ce thème de recherche, j’ai participé à l’encadrement de trois thèses soutenues en mai 2011 (J.Nizard 90%, obstétrique), septembre 2013 (A.Marx 50%, dépistage du cancer du sein) et septembre 2014 (C.Torterotot 60% urologie). Je dirige actuellement la thèse de Rémi Chalard (depuis le 1 er octobre 2016, urologie). J’ai été coordinatrice pour l’UPMC de deux projets en partenariat industriel (ANR 2011-2014 PROSBOT puis FUI 2014-2017 MIRAS, urologie). Je suis porteuse du projet ANR 2017-2020 ROBUST (gynécologie). J’ai soutenu mon habilitation à diriger les recherches en juin 2016 et suis qualifiée aux fonctions de professeur des Universités.  

J'exerce mon activité d’enseignement essentiellement à Polytech Sorbonne. J'ai tout d’abord participé à la création de la spécialité Robotique en 2006 puis j'en ai assuré la responsabilté de septembre 2011 à avril 2016. Je continue à en assurer la coordination de l’année 3 (niveau L3). Je suis impliquée dans des projets d’innovation pédagogiques : comme partenaire de FormInnov’2016 « Semaine Apprendre Activement à Polytech » et coordinatrice pour Sorbonne université de EIT Health’2018 « Innovation Days ».

Enfin, je participe depuis mai 2016 au groupe de travail sur l’innovation pédagogique coordonné par Vanda Luengo dans le cadre d’une mission confiée par la vice-présidente à la formation et à l’insertion professionnelle. L’objectif de ce groupe et de pré-figurer un dispositif d’accompagnement des enseignants. A ce titre, je suis plus particulièrement chargée de la mise en place d’un « teaching lab » à l’UPMC (lieu de co-working et d’expérimentation autour de la pédagogie). Depuis mars 2018, je suis directrice-adjointe "pédagogies innovantes" du Service Général des Technologies de l'Information et de la Communication pour l'Enseignement. J'ai aussi été nommée « responsable formation » de l’Institut Universitaire pour l’Ingénierie en Santé.

Principales activités de recherche

  • Mots clés : Robotique médicale, Asservissement visuel, Imagerie échographique.

  • Contexte général

Après avoir travaillé sur des dispositifs automatiques et sur des dispositifs de navigation exploitant les images échographiques, je m’intéresse à la mise en œuvre de dispositifs d'assistance aux gestes thérapeutiques échoguidés. Il s’agit de définir les fonctions que le système robotique doit réaliser, de concevoir le dispositif (notamment son instrumentation), de le modéliser et de le commander et enfin de le valider expérimentalement in vitro et in vivo.

  • Les dispositifs d’assistance : la comanipulation

Les dispositifs comanipulés sont des systèmes dans lesquels un robot et un utilisateur manipulent ensemble le même outil. La tâche est réalisée par la combinaison des actions du robot et de l’opérateur sur l’outil. Le robot est conçu pour apporter une aide à l’opérateur et augmenter ses performances.

  • Aide au dépistage du cancer du sein

Dans le cadre de la thèse d’Anja MARX, (thèse CIFRE avec GE Healthcare), nous avons développé un dispositif porte-sonde qui permet de visualiser dans une image échographique des zones suspectes repérée lors d’un examen de mammographie. La principale contribution scientifique de cette thèse porte sur la description d’une méthode d’analyse de l’assistance que peut apporter un dispositif sous actionné, incapable de réaliser la tâche complète.  

  • Aide au diagnostic du cancer de la prostate

Dans le cadre de la thèse de Cécile POQUET,  nous avons conçu et mis en oeuvre un dispositif porte-sonde qui permet d’assister un chirurgien lors de séances de biopsie de la prostate. Les principales contributions scientifiques de cette thèse portent sur l’analyse de la transparence du robot (propriété à ne pas perturber le geste du chirurgien), la mise en œuvre d’un mode de blocage en position qui soit à la fois précis et souple et les preuves de concept pour des modes avancés (augmentation de la raideur apparente de l’organe, ajustement automatique de position).  Le dispositif a été validé in vitro et in cadavero. Nous avons obtenu l’autorisation du CCP (comité de protection des personnes) et de l’ANSM (Agence Nationale de la Santé et du Médicament) de procéder à des essais cliniques sur patients. 20 patients ont été impliqué dans le cadre d'une étude clinique pilote comparative.

Ces travaux ont été menés dans le cadre du Projet ANR TECSAN 2011 PROSBOT (voir aussi ici) et se poursuivent dans le cadre du projet FUI MIRAS.

Dans le cadre de la thèse de Rémi CHALARD, nous nous intéressons à la génération de guides basées sur des modèles biomécaniques et l'imagerie échographique.

  • Aide au diagnostic du cancer de l'uterus

Dans le cadre du projet ANR 2017 ROBUST,  nous cherchons a développer un dispositif permettant de réaliser des biospies cartographiées de l'utérus, sous imagerie échographique.

Principales activités d'enseignement

J'enseigne principalement à Polytech Sorbonne dans la spécialité Robotique.

  • Mécanique générale

Les deux modules de mécanique générale que j’assure au niveau L3 permettent de revoir les notions de base en mécanique du solide rigide, d'élargir la palette des méthodes (théorème de d'Alembert et équations de Lagrange, multiplicateurs de Lagrange pour les systèmes contraints).

Ces modules sont intégralement enseignés sous la forme « d’Apprentissage par Problèmes (APP) » pendant lesquels les étudiants travaillent par groupe de 4-5. Le premier semestre, centré sur la modélisation est divisé en quatre séquences d’APP (schéma cinématique et description paramétrique, analyse de la mobilité et transmission des vitesses, modélisation des actions mécaniques, analyse de la transmission des efforts). Le second semestre permet d’aborder la dynamique sous la forme de 2 APP (déterminer l'influence des paramètres d'inertie sur le mouvement d'un solide, établir un modèle dynamique par une méthode appropriée).

  • Robotique expérimentale

J’assure aussi deux modules de Robotique Expérimentale. Il s’agit de deux cycles de TP qui permettent aux étudiants d’appréhender la robotique par l’expérience. Au début du semestre, les étudiants reçoivent un cahier de préparation qui leur permet de préparer en amont les séances et un cahier de manipulation qu’ils remplissent pendant les expériences. Ils apprennent ainsi à comparer les résultats attendus et les résultats observés.

Un premier cycle de 6 TP est dispensé dès leur entrée dans le cycle ingénieur (niveau L3 premier semestre). Lors de ce cycle les étudiants travaillent sur 6 maquettes robotiques différentes (robot humanoïde nao, robot industriel ABB, interface haptique OMNI, robot mobile e-puck, maquette d’asservissement d’un moteur, robot de co-manipulation Baxter). Ils découvrent par l’expérience la notion de singularité, les problèmes d’odométrie, de mesure absolue/relative, les notions de traitement d’image et d’asservissement visuel, les notions de retour d’effort et de réalité virtuelle. Le second cycle de 6 TP se déroule lors du premier semestre d’année 4 (niveau M1). Il s’agit cette fois de mettre en œuvre les notions vues dans les cours d’automatique et de modélisation pour la robotique (modèles cinématiques, redondance, trajectographie, commande hiérarchique…). Pour cela, les étudiants travaillent d’une part en simulation sous Matlab et d’autre part sur des maquettes de Robot 2R Plan et sur un robot redondant Baxter.