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TELEOS : plate-forme d'apprentissage de la chirurgie orthopédique

MeTAH / Vanda Luengo

Cet environnement informatique pour l’apprentissage de la chirurgie orthopédique intègre les cours, une base de cas cliniques, … ainsi qu'un simulateur haptique. Il repose sur des modèles de connaissances, des systèmes de diagnostic de connaissance et des modèles de feedback.

Motivation

En réponse à des problèmes de coût en temps de la formation en chirurgie, l’apprentissage de certains gestes sur des simulateurs se développe. Mais ces outils ne prennent pas suffisamment en compte l’aspect de prise de décision et de contrôle de l’activité qui est une part importante de l’activité opératoire du chirurgien. La plupart des systèmes rendent des retours à l’utilisateur en termes de performances comparées avec celles d’un expert, mais on ne trouve pas de systèmes, à notre connaissance, fournissant des retours qui tiennent compte de la cohérence des actions de l’utilisateur par rapport aux contraintes de la situation à résoudre.

Nous avons pu montrer dans le cadre du projet européen VOEU que trois types de connaissances sont mobilisés lors de la pratique chirurgicale : des connaissances déclaratives, des connaissances perceptivo-gestuelles, mais aussi des connaissances empiriques qui se construisent au cours de l’expérience professionnelle et qui ne sont que partiellement explicites. Ces connaissances empiriques permettent le contrôle du geste et les prises de décision. Dans le cadre d’un projet TCAN nous avons pu avancer sur la formalisation et la représentation informatique des connaissances déclaratives et empiriques concernant la pratique du vissage percutané de la hanche. Nous avons ainsi pu proposer un environnement informatique pour l’apprentissage de ce geste qui prend en compte l’état des connaissances de l’utilisateur afin de lui renvoyer des retours adaptés et pertinents du point de vue de l’apprentissage. Ainsi, la nature du retour varie en fonction de ce qui est diagnostiqué comme difficulté prioritaire chez l’utilisateur à partir de la résolution du problème qu’il a effectuée.

 

Les objectifs

Nous étendons le travail précédemment mené dans plusieurs directions. Il s’agit de prendre en compte les connaissances perceptivo-gestuelles relatives aux gestes de chirurgie orthopédique percutanés, en considérant ces gestes dans leur réalisation conventionnelle et assistée par ordinateur. Nous nous proposons ainsi de réaliser des analyses cognitives complètes de gestes complexes, faisant intervenir des connaissances explicites et tacites de diverses natures. Nous cherchons à caractériser et spécifier les formes de retours les plus appropriées à l’apprentissage de ce type de geste, dans le même paradigme d’apprentissage constructiviste que celui que nous avons utilisé pour les autres formes de connaissances.

Les résultats sont de deux natures. D’un point de vue théorique nous avançons sur la compréhension des mécanismes d’enseignement/apprentissage liés aux contrôles perceptivo-gestuels et empiriques de l’activité. Nous avançons également sur la formalisation et la représentation informatique de ce type de connaissance. D’un point de vue concret nous réalisons un prototype d’environnement informatique pour l’apprentissage de gestes percutanés en orthopédie. Nous procédons également à une évaluation originale des systèmes de navigation relatifs à ces mêmes gestes percutanés par rapport à des critères environnementaux tels que la fatigue et le stress, peu étudiés et pourtant omniprésents au bloc opératoire. Cette évaluation est faite en considérant à la fois le point de vue de l’expert et de l’apprenant.

 

Les utilisateurs

Nous avons deux types d’utilisateurs :

  • Le premier type d’utilisateurs est l’interne en chirurgie orthopédique qui a accès à plusieurs ressources : pages web des cours, base de données des cas cliniques, … La ressource la plus importante est le simulateur haptique construit autour d'une commande à retour d'effort. Ce simulateur est notre premier prototype stable et en phase d’évaluation.
  • Le deuxième type d’utilisateurs est le chercheur qui utilise le prototype pour travailler sur des modèles de connaissance, sur des systèmes de diagnostic de connaissance, et enfin sur des modèles de feedback.

Pour le premier type d’utilisateurs nous mettons en place des Web services sur un serveur Axis. En effet si le simulateur est local au poste d'apprentissage, le système de diagnostic et de feedback est fourni par le serveur de Web services.

Pour le deuxième type d’utilisateurs nous construisons un éditeur permettant de construire et modifier les modèles de connaissance. Ceux-ci sont hébergés dans une base Postgres.

 

Les auteurs du prototype

Vanda Luengo coordinatrice du projet ainsi que les partenaires cités ci-après.

Aurélie Larcher, ingénieur expert UJF.

 

Les partenaires du projet

 

Informations complémentaires