Guidage audio pour la chirurgie assistée par ordinateur

 

Kersten Marta

Université Concordia

 

Domaine : techniques, mesures et systèmes

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2018-2019

En neurochirurgie guidée par l'image (NCGI), les chirurgiens doivent régulièrement et rapidement faire basculer leur centre d'attention entre le champ opératoire et un écran d'ordinateur qui présente des images et des plans préopératoires qui permettent la localisation de structures anatomiques spécifiques (ex. tumeurs, vaisseaux sanguins, tissu cérébral éloquent) et le positionnement d'outils chirurgicaux. Cependant, il a été démontré que ce déplacement du centre d'attention nuit à la capacité d'exécution de tâches physiques et cognitives par le chirurgien. Une solution prometteuse pour limiter la distraction en SO est de transformer certaines informations de navigation pour stimuler d'autres sens comme l'ouïe ou le toucher.  En ce sens, l'affichage auditif est de plus en plus utilisé comme complément à l'affichage visuel. Une des propriétés spécifiques de la perception sonore est la capacité du cerveau à distinguer plusieurs sources d'information simultanément, un phénomène qu'on appelle l'effet « cocktail party ». Il est possible d'utiliser cet effet pour limiter le changement du centre d'attention visuelle du chirurgien.
 
Malgré le potentiel de l'affichage auditif, ce médium n'a été que peu étudié. Au cours de ce projet, nous effectuerons des recherches fondamentales pour déterminer les types de signaux auditifs qui son susceptibles de communiquer les informations chirurgicales le plus efficacement possible et en temps réel. Plus précisément, nous étudierons les différentes combinaisons et permutations de sons abstraits et vocaux qui permettent de guider de façon optimale la trajectoire d'un outil. De plus, nous élaborerons des tests standardisés pour mesurer l'utilité d'un affichage auditif donné. Ces tests comprendront des mesures objectives, subjectives et physiologiques (ex. EEG) sur les utilisateurs et fourniront une méthode objective d'évaluation de l'affichage auditif pour des études futures. Enfin, nous intégrerons nos résultats dans un système de NCGI expérimental pour effectuer des études en laboratoires à l'aide de cliniciens. 
 
Plus généralement, la contribution de ce travail est de fournir des preuves théoriques pour appuyer l'utilisation des types d'affichage auditif les mieux adaptés au guidage d'un chirurgien, en mettant l'accent sur la réduction de la charge cognitive, la réduction des changements de centre d'attention et l'amélioration du flux de travail durant une chirurgie. La réalisation de ces objectifs conduira non seulement à de meilleurs résultats pour les patients en raison d'une réduction du risque d'infection, de la douleur post-opératoire et du temps de récupération, mais aussi à des avantages économiques en raison de procédures chirurgicales plus légères et de séjours hospitaliers plus courts.