Vers une analyse de scénarios pour la conception d'outils chirurgicaux

Lors de la conception de produits innovants, il est indispensable que les prototypes soient testés par les utilisateurs tout au long du processus de conception. Dans le cadre de la Chirurgie Minimalement Invasive (Minimally Invasive Surgery ou MIS en anglais), nous avons l'intention d'impliquer fortement le chirurgien dans les propositions d'améliorations des nouveaux outils chirurgicaux, mais également dans les tests de la procédure opératoire innovante liée à ces outils. Pour répondre à ce besoin, nous avons abordé dans ce papier les notions de Conception Centrée Utilisateur, de Conception Participative et de Conception Basée sur les Scénarios. Nous détaillons également les travaux menés avec les chirurgiens qui nous ont permis de proposer des premières utilisations de prototypes lors de scénarios mettant en scène les utilisateurs. La fin de ce papier est consacrée aux premiers résultats d'analyse de ces scénarios

Méthodologies de conception de systèmes dans le médical : prise en compte des spécificités utilisateurs

My accreditation thesis to supervise research (HDR) is intended to summarize my professional teaching experience, administrative responsibilities as well as my scientific research.My research focuses on design methodologies on products in the field of disability and health in general. Theoretical concepts such as User Centered Design, Scenario Based Design (design based on simulation methods), along with Participatory design and Action research provide the information enabling me to conduct experiments and create new concepts. New product developments are introduced in conjunction with therapists and hospital practitioners. By working with disabled people, who are the end-users, my experiments provide vision for new methods of design to integrate specific characteristics for them.The following document shows the synergy existing between my professional activities and my involvement in civic associations. The importance of interdisciplinary health – technology around end-users and my permanent implications in real situations with the many stakeholders of the design process make up the core beliefs of my motivation as an actor in our society.Ce mémoire d’Habilitation à Diriger des Recherche se veut être un résumé de mes activités professionnelles d’enseignements, de responsabilités administratives et de recherche scientifiqueLes activités de recherche sur lesquelles porte mon travail sont orientées autour des méthodologies de conception de produits dans le domaine du handicap et de la santé en général. Les concepts théoriques tels que la Conception Centrée Utilisateur, la Conception basée sur les Scénarios, la Conception Participative et la Recherche Action constituent les éléments me permettant de construire mes expérimentations et générer mes concepts. Des développements de produits avec des thérapeutes et des praticiens hospitaliers sont présentés. Des conceptions et fabrications de de produits avec des personnes en situation de handicap sont montrées. Ces expériences me permettent de proposer des méthodes de conception intégrant les spécificités des utilisateurs finaux dans le processus de conception.Je montre dans ce document, la synergie existante entre mes activités enseignements – recherche – responsabilités administratives – associations citoyennes. L’importance de l’interdisciplinarité techno-santé autour des utilisateurs finaux et mes implications permanentes sur le terrain avec les tous les acteurs de la conception constituent l’essentiel de mes motivations en tant qu’acteur dans notre société

APIA : architecture propriété intéraction acteur pour des mondes virtuels agiles

Une majorité de mondes virtuels (MVs) existants mettent l'accent sur la qualité graphique, les capacités réseaux ou sur la qualité de la modélisation. Toutefois, ces MVs manquent souvent agilité t tant au niveau de leur conception que de leur exécution. Il en résulte des MVs monolithiques avec peu de réutilisabilité. Cette thèse propose une architecture appelée "Architecture Propriété Interaction Acteur" (APIA) qui a pour objectif d'améliorer Yagilité des MVs en se concentrant sur les caractéristiques sous-jacentes : la composabilité, la réutilisabilité, la modifiabilité, l'extensibilité et une grande liberté d'action. La solution proposée consiste en une architecture générique basée sur un méta-modèle conceptuel comprenant cinq éléments de base, supportés par un processus et des algorithmes de gestion. Comparativement aux autres approches qui sont centrées sur l'entité, le métamodèle conceptuel propose un paradigme centré sur l'interaction entre les entités. Ce paradigme permet de regrouper les protocoles entre les entités et les aspects de l'interaction dans un élément du MV nommé interaction. Plusieurs exemples, dont des applications de cryochirurgie et d'inspection de barrages, viennent démontrer que les entités et les interactions sont moins interdépendantes avec cette approche. De plus, des exemples montrent que l'émergence de comportements est facilitée due à la meilleure composabilité de cette approche. Ensuite, le processus développé avec APIA définit trois groupes d'actions qui influencent à différents niveaux Yagilité future du MV. Finalement, APIA définit des algorithmes de gestion de ces actions afin de maintenir le MV cohérent tout au long des modifications, des extensions ou des compositions en cours d'exécution. Les gestionnaires qui appliquent ces algorithmes maintiennent automatiquement la cohérent du MV lors d'opérations de modification, d'extension et de composition. Ces caractéristiques sont désormais possibles en cours d'exécution sans l'intervention humaine

Fabrication de substituts de valves cardiaques par génie tissulaire avec la méthode par auto-assemblage sur gabarits tridimensionnels usinés

Alors que 1 % des patients pédiatriques souffrent de malformations cardiaques, les substituts valvulaires présentement disponibles sur le marché leur sont imparfaits : taille inadéquate, absence de croissance, etc. L’hypothèse est qu’il est possible de fabriquer par génie tissulaire, via la méthode par auto-assemblage, des substituts valvulaires adaptés aux besoins pédiatriques spécifiques. Ce projet de maîtrise, visant à améliorer la méthode de fabrication, s’inscrit à la suite de travaux précédents de notre groupe de recherche, qui avaient conduit à la mise au point de deux techniques de production. L’approche préconisée consiste à ensemencer directement des fibroblastes dermiques sur la surface de gabarits de polycarbonate, traités au plasma pour favoriser leur adhésion, suivi d’une maturation dans un milieu de culture sans sérum, puis d’une phase de contraction jusqu’aux dimensions prédéterminées, permettant aux rebords des feuillets une bonne coaptation. Pour ce faire, quatre expériences préliminaires ont d’abord été conduites afin de jeter les bases de la culture sur gabarits 3D usinés. Ces dernières ont permis d’obtenir des feuillets cellulaires manipulables sur des gabarits à géométrie simplifiée, d’améliorer leurs propriétés mécaniques selon le fini de la surface usinée et avec un milieu de culture sans sérum, de réduire leur pourcentage de contraction et d’optimiser le traitement plasma. Les essais de fabrication des substituts valvulaires ont par la suite permis de faire progresser la technique, mais n’ont pas produit les résultats escomptés. Ainsi, des optimisations restent à apporter afin que la méthode soit un succès. En effet, l’hypothèse principale quant à ces insuccès est liée à une surface d’échanges gazeux insuffisante entraînant potentiellement une hypoxie cellulaire et une acidification du milieu de culture secondairement au dioxyde de carbone. En regard des expériences préliminaires prometteuses, de futurs essais tenant compte des recommandations présentées dans ce mémoire pourraient toutefois mener à la fabrication de substituts valvulaires adaptées aux patients pédiatriquesWhile 1% of children are born with a cardiac defect, valve prostheses actually available on the market do not meet their needs: oversized, non-growing, etc. The hypothesis is that it is possible to fabricate a tissue-engineered heart valve prosthesis (TEHV) with the self-assembly method adapted to the paediatric specific needs. This master level project, with the objective of improving the fabrication method, follows the work of our research group, which led to two different valve prosthesis fabrication techniques. The chosen approach consists in seeding dermal fibroblasts directly on the surface of plasma treated polycarbonate templates to ensure cell adherence, followed by maturation in a serum-free cell culture media (SFM) and a contraction phase to predetermined dimensions, allowing for a good coaptation of the leaflets. To reach this goal, four preliminary experiments were first conducted to set the ground for cell culture on 3D machined templates. They led to manipulable cell sheets on templates with a simple geometry, to increased mechanical properties due to the machined surface characteristics and the SFM, to a reduced contraction percentage and to the optimization of the plasma treatment. Subsequently, valve prosthesis fabrication assays allowed the method to progress further but did not end with the expected results. Therefore, optimizations are still required to make the method succeed. Indeed, the main hypothesis for this failure is a too small gas exchange area potentially leading to cell hypoxia and culture medium acidification secondary to carbon dioxide. Following the promising preliminary experiments, future trials considering the recommendations made in this thesis could lead to the successful fabrication of TEHV adapted to the paediatric patients

La réflexivité dans la connaissance de sens commun : des représentations sociales des nouvelles techniques de la reproduction d'usagères de la médecine de la reproduction

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Mise en place de scénarios pour la conception d'outils en Chirurgie Minimalement Invasive

Nowadays, more and more surgical interventions are carried out in Minimally Invasive Surgery, to make the post-operative constraints less painful for the patient. Actually, new surgical tools or medical products are designed after informal discussions between surgeons and designers. The user requirements documents are the main document used by the mechanical designers to design and improve the product. Medical terms, often used by surgeons and employed to explain their needs, don't allow for an instantaneous understanding by designers. Unfortunately, this relation causes a dysfunction in the definition cycle of the product. Our aim is to work on the design process, its assistance thanks to methods and tools and on its organisation for better understandings and more complementarities between surgeons and designers. We propose on this article a design method already tested in the informatics domain: User Centred Design which takes the user into account more effectively in the process design. We already propose a scenario oriented design method centred on the user and represented as a scenario (Scenario-Based Design). We start in this article by clarifying these concepts before detailing their implementation for the design of a new surgical tool