PériSIM : un simulateur haptique d'apprentissage du geste de l'anesthésie péridurale

Abstract

The epidural anesthesia is a common medical gesture that consists in a local anesthesia of the lower part of the body. It is usually performed at childbirth to relieve the future mother from birthing pain. Although the gesture itself is simple, it requires a long training to be mastered by anyone. Current training tools however do not provide sufficient training quality, and most of the time the first epidural anesthesia is performed directly on a patient. This, not only increase the risk of an error happening during the procedure but it also increases the level of stress for the novices.This thesis propose a haptic simulator composed of an electrical haptic interface coupled with a pneumatic cylinder to create a complete a realistic simulation of the procedure. In this work, we propose control laws to use a pneumatic cylinder as a syringe emulator. The control of the cylinder is achieved using a servovalve and a backstepping approach to greatly increase the realism of the simulation. The electrical haptic interface is used to reproduce a needle insertion through tissues in the back of a patient. The overall objective is to put together a complete a realistic simulation of different patient types. This project has lead to the development of a complete haptic simulator dedicated to reproduce the epidural anesthesia gesture. The simulator has been tested in a test campaign involving both novices and experts. This campaign allowed to get enough data points to undertake the implementation of a gesture evaluation methodL’anesthésie péridurale est un geste médical commun consistant à réaliser une anesthésie locale du bas du corps. Généralement pratiqué lors d’accouchements afin de limiter les douleurs de la future maman, le geste reste relativement simple mais requiert un long entraînement afin d’être suffisamment maîtrisé. Les moyens de formations actuels tels que des mannequins ne permettant pas de proposer un apprentissage suffisant, la plupart du temps la première péridurale est réalisée directement sur le patient. Cela augmente les risques de réaliser une mauvaise anesthésie mais aussi le stress des médecins novices. Cette thèse propose un simulateur haptique utilisant une interface haptique électrique couplée à un vérin pneumatique afin de proposer une simulation complète et réaliste de la procédure. Les travaux proposent une commande de vérin pneumatique visant à simuler le comportement d’une seringue. Le contrôle du vérin pneumatique est réalisée à l'aide d'une servovalve par une approche par backstepping et permet d'accroître grandement le réalisme de la simulation. Le contrôle de l’interface haptique électrique a, lui, pour but de représenter l’insertion d’une aiguille dans le dos d’un patient. L’ensemble vise à mettre à disposition une simulation étoffée et réaliste de différents types de patients. Les travaux de thèses ont donc pu aboutir à la présentation d'un simulateur complet dédié à la simulation du geste de l'anesthésie péridurale. Le simulateur développé a pu être testé au cours d'une campagne de mesure auprès de médecins novices et expérimentés. Cette campagne a permis de récolter suffisamment de données pour entreprendre le développement d'une méthode d’évaluation du geste