Structuration des connaissances en vue d'une évaluation de la qualité dans le domaine de la chirurgie augmentée

Knowledge structuring to support quality evaluation in the domain of augmented surgery

• Auteur / Autrice : Jean-Jacques Banihachémi
• Direction : Jean-Luc Bosson, Alexandre Moreau-Gaudry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement
• Date : Soutenance le 24/10/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l’ingénierie médicale et de la complexité - Informatique, mathématiques et applications (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Cinquin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Jannin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Calabretto, Eric Stindel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Opérations chirurgicales

Chirurgie

Mots clés libres

Chirurgie augmentée

Gestes médico-chirurgicaux assistés par ordinateur

Qualité

Ontologie

Évaluation

Augmented Surgery

Computer-Aided Medical Interventions

Quality

Ontology

Evaluation

Résumé

La Chirurgie Augmentée fait appel à des dispositifs médicaux (Dispositifs de Chirurgie Augmentée ou DCA) permettant au chirurgien de mieux se repérer dans l'espace, et donc d'enrichir son environnement chirurgical en vue de faciliter la réalisation de son geste. L'essor de ces dispositifs, par leur multiplication et par leur médiatisation, a amené les pouvoirs publics à s'interroger sur la qualité associée aux interventions assistées de ces appareils. Dans ce travail, nous illustrons la problématique de la Qualité associée aux interventions assistées de DCA par une description historique du premier robot médical actif utilisé pour la pose de prothèses totales de hanche. Nous abordons ensuite la notion de la qualité en médecine en général puis de la qualité des DCA en particulier. Nous verrons qu'il n'y a pas de dispositions spécifiques pour ces dispositifs et qu'il n'apparaît pas adéquat de parler de la qualité d'un DCA sans prendre en compte l'environnement dans lequel il est utilisé. C'est pourquoi il est essentiel de structurer l'usage de ces dispositifs ainsi que l'environnement dans lequel ils sont utilisés. Une des manières de structurer cet environnement est d'utiliser les ontologies. En utilisant la fonction d'édition d'ontologies du logiciel ISIS, nous avons modélisé une intervention chirurgicale pour insuffisance ligamentaire du ligament croisé antérieur, avec et sans DCA, ainsi que l'environnement associé. Cette représentation ontologique est constituée d'un ensemble de 45 Diagrammes Ontologiques (DO) comportant au total 1072 concepts. Nous décrivons le matériel et la méthode utilisés pour construire l'ensemble de ces diagrammes. Pour parler de la qualité des DCA, un utilisateur peut créer son système d'information à partir de notre modèle ontologique afin de disposer de ses propres indicateurs. La validation de notre modèle structurel a été réalisée par un expert à travers un scénario d'une intervention chirurgicale, créé à partir du modèle ontologique. Nous abordons enfin les perspectives possibles de notre travail.

Augmented surgery uses medical apparatus (Augmented Surgery Devices or ASD) allowing the surgeon to improve their orientation, and thus enhance the surgical environment to facilitate carrying out their actions. The development of these devices, their proliferation and the media exposure they receive, has led the government to question the quality associated with interventions assisted by these apparatus. In this paper, we illustrate the issues of quality associated with ASD-assisted interventions through a chronological description of the first active medical robot used for fitting total hip replacements. We then discuss the notion of quality in medicine in general and finally the quality of ASD in particular. We will see that there are no specific provisions for these devices and it doesn't seem appropriate to speak of the quality of an ASD without taking into account the environment in which it is used. This is why it is crucial to structure the use of these devices as well as the environment in which they are used. One way to structure this environment is to use ontologies. Using the ontology editing function of the ISIS software, we modeled surgery, as well as the associated environment, for ligament insufficiency of the anterior cruciate ligament with and without ASD. This ontological representation consists of a set of 45 Ontological Diagrams (OD) having a total of 1072 concepts. We describe the materials and methods used to build all of these diagrams. To speak of the quality of ASD, a user can create their information system from our ontological model in order to have their own metrics. The validation of our structural model was carried out by an expert through a scenario of surgery, created from the ontological model. Finally we discuss the possible prospects for our work.