Analyse de la précision, de la rapidité et de la force de gestes humains guidés par informations visuelles directes ou par image 2D/3D

Speed, precision and grip force analysis of human manual operations with and without direct visual input

• Auteur / Autrice : Anil Ufuk Batmaz
• Direction : Birgitta Dresp, Michel de Mathelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biomédical
• Date : Soutenance le 03/07/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Cassel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Évelyne Klinger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Oberfeld, Christophe Jouffrais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie interventionnelle

Photographie stéréoscopique

Chirurgie endoscopique

Réalité virtuelle en médecine

Mots clés libres

Formation en chirurgie guidée par l'image

Formation sur simulateur

Guidage par l'image 2D/3D

Temps et précision

Rétroaction visuelle

Rétroaction haptique

Interactions homme-machine

Réalité virtuelle

Manipulation d'outils

Image-guided surgery training

Simulator training

2D/3D image guidance

Time and precision

Visual feedback

Haptic feedback

Human-computer interactions

Virtual reality

Object manipulation

Résumé

Le système perceptif d’un chirurgien doit s’adapter aux contraintes multisensorielles liées à la chirurgie guidée par l’image. Trois expériences sont conçues pour explorer ces contraintes visuelles et haptiques pour l’apprentissage guidé par l’image. Les résultats montrent que les sujets sont plus rapides et plus précis avec une vision directe. La stéréoscopie 3D n’améliore pas les performances des débutants complets. En réalité virtuelle, la variation de la longueur, largeur, position et complexité de l'objet affecte les performances motrices. La force de préhension appliquée sur un système robotique chirurgical dépend de l'expérience de l'utilisateur. En conclusion, le temps et la précision sont importants, mais la précision doit rester une priorité pour un apprenti. L'homogénéité des groupes d'étude est important pour la recherche sur la formation chirurgicale. Les résultats ont un impact direct sur le suivi des compétences individuelles pour les applications guidées par l'image.

Perceptual system of a surgeon must adapt to conditions of multisensorial constrains regard to planning, control, and execution of the image-guided surgical operations. Three experimental setups are designed to explore these visual and haptic constraints in the image-guided training. Results show that subjects are faster and more precise with direct vision compared to image guidance. Stereoscopic 3D viewing does not represent a performance advantage for complete beginners. In virtual reality, variation in object length, width, position, and complexity affect the motor performance. Applied grip force on a surgical robot system depends on the user experience level. In conclusion, both time and precision matter critically, but trainee gets as precise as possible before getting faster should be a priority. Study group homogeneity and background play key role in surgical training research. The findings have direct implications for individual skill monitoring for image-guided applications.