Interactions humain-machine dans un système cyber-physique pour suite chirurgicale.

Human-computer interactions in a cyber-physical system for the surgical suite

• Auteur / Autrice : Juliette Rambourg
• Direction : Stéphane Conversy, Marc Garbey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 17/12/2018
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique interactive-Enac - ENAC - Laboratoire d'Informatique Interactive / LII
• Jury : Président / Présidente : Mickaël Causse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Conversy, Marc Garbey, Caroline Appert, Scott Berceli, Hélène Gaspard-Boulinc, Cynthia Rando
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Caroline Appert, Scott Berceli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Objets coopérants (informatique)

Logiciels de groupe

Interaction humain-machine

Mots clés libres

Interaction Humain-Machine

Gestion de salles de chirurgie

Collecticiels

Systemes ubiquitaires

Systèmes cyber-physiques

Human-Computer Interaction

Management of surgical suites

Computer-supported collaborative work

Ubiquitous computing

Cyber-physical systems

Résumé

La gestion des suites chirurgicales joue un rôle central pour permettre aux hôpitaux d’offrir l’accès aux soins à des coûts raisonnables. L'informatisation et l'automatisation sont des évolutions conventionnelles pour améliorer l’efficacité. Toutefois, un soutien inadapté ne peut améliorer l'activité de gestion et peut nuire à son action. Notre hypothèse est que des fonctionnalités interactives, utilisables, flexibles et adaptée aux spécificités des activités locales peuvent créer un environnement de travail dans lequel le personnel médical est capable de réagir à des événements inattendus et de s’approprier la technologie. Nos contributions comprennent en une analyse de l'activité de l'équipe chirurgicale, basée sur des entretiens, observations, une revue de la littérature et une analogie avec l'aviation civile. Nous avons participé à la construction d'un modèle mathématique du flux chirurgical et d'une visualisation de ce modèle. Nous avons identifié les exigences et principes de conception nécessaires au développement, à l'intégration et à l'appropriation d'un outil pour soutenir la gestion du flux chirurgical. Nous avons conçu des interactions multi-utilisateurs sur une grande surface et développé un prototype de tableau blanc électronique, OnBoard, qui démontre l'intégration des spécifications et des défis techniques. OnBoard appartient à un système cyber-physique comprenant des capteurs dans les salles d'opération. Enfin, nous avons déployé et évalué OnBoard dans une suite chirurgicale. L'expérience de OnBoard suggère que la conception des interactions est primordiale pour offrir un environnement collaboratif efficace au personnel médical.

Surgical suite management plays a key role in the endeavor of hospitals: patients’ health at sustainable cost. Computerization and automation of processes are conventional solutions to support resource management and efficiency. However, unsuitable support might not improve the management activity, and can even be detrimental to it. Our hypothesis is that usable and flexible interactivity tuned to local particularities can create a working environment in which the medical staff can cope with unexpected surgery events and appropriate the technology. Our contributions comprise an analysis of the activity of the surgical team, based on interviews, observations, review of the literature and an analogy with civil aviation. We participated in the construction of a mathematical model of the surgical workflow and a visualization of the mathematical model. We conducted an experimentation to identify bottlenecks of workflow inefficiencies and delays. We identified scenarios, requirements and design principles necessary to the development, integration and acceptation of a tool to support surgical workflow activities. We designed multi-users interactions on a large surface and made a prototype of electronic whiteboard, OnBoard, for the surgical suite which demonstrates the integration of the specifications and technical challenges. OnBoard belongs to a larger cyber physical system including activity sensors in every operating room of the surgical suite. Finally, we deployed the prototype in a surgical suite and evaluated it. The OnBoard experience suggests that the design of interactions is paramount to provide the medical staff an efficient collaborative environment.