La modélisation

L'objectif de modélisation est de formaliser, à un niveau de granularité particulier, le domaine d'étude et les acteurs mis en jeu.

1.2.1.1 Domaine d'étude

La modélisation se concentre bien évidemment sur une chirurgie, mais celle-ci concerne-t-elle l'ensemble de la chirurgie, c'est-à-dire aussi bien le préopératoire que le peropératoire et le postopératoire ? Ou simplement, ce qui se déroule au sein du bloc opératoire ? Concerne-t-elle l'ensemble des chirurgies, ou bien une spécialité particulière, ou une chirurgie particulière au sein de cette spécialité ? Concerne-t-elle une technique particulière ou plusieurs techniques ? C'est à tout cela que doit répondre le choix du domaine

d'étude. Les choix sont multiples, mais il est nécessaire de les faire en fonction de l'objectif de la modélisation. En eet si l'objectif est de mettre en évidence des diérences entre deux procédures chirurgicales, il ne semble pas pertinent de modéliser l'ensemble des chirurgies faites par une spécialité.

En pratique, les SPMs présents dans la littérature s'intéressent à une ou deux opérations au sein d'une spécialité chirurgicale. Le tableau 1.9 donne un aperçu des spécialités ayant fait l'objet d'une modélisation.

Domaine Exemples

Chirurgie oculaire [2730] Traumatologie [31, 32]

Laparoscopie [3349]

Neurochirurgie [27, 29, 5053]

Table 1.9  Domaines principaux étudiés par les SPMs.

De nombreuses publications concernent la chirurgie laparoscopique, ceci s'explique par le fait que celles-ci sont lmées, donc les données sont plus facilement accessibles aux chercheurs. Les chirurgies laparoscopiques sont aussi de plus en plus pratiquées, car elles présentent de nombreux avantages pour le patient : meilleur rétablissement postopératoire, douleurs moindres, avantages cosmétiques.

1.2.1.2 Granularité de modélisation

Il s'agit de déterminer le niveau de complexité utilisé lors de la modélisa-tion. S'agit-il d'une étude globale ayant pour but de décrire le passage d'un patient entre les diérents services hospitaliers de son entrée jusqu'à sa sor-tie ? Ou bien de décrire de manière plus précise les gestes physiques eectués par le chirurgien pendant l'opération ?

Cette notion de granularité a été apportée par l'équipe de MacKenzie au cours d'une série de publications [37, 41, 47]. Dans laquelle ils ont décomposé la procédure en diérents niveaux : la procédure, l'étape, la sous-étape, la tâche, la sous-tâche et le mouvement. Chaque niveau peut être décomposé en un ensemble du niveau inférieur.

Cette première décomposition a été étoée au fur et à mesure des publi-cations. Pour notre part, nous utiliserons la granularité dénie par Jannin et al. [51, 52] étendue par la suite par la mise en place d'une ontologie [54]. Les diérents niveaux de granularité sont : la procédure, la phase, l'étape et l'activité. La procédure correspond à l'ensemble de la chirurgie. Les phases, aussi nommées temps chirurgicaux, représentent un ensemble d'étapes eec-tuées dans un but précis. Les étapes sont un niveau décrivant l'essence d'un

ensemble d'actions élémentaires qui visent à réaliser un objectif qui a un sens fonctionnel. Les activités sont les actions élémentaires décrivant le geste phy-sique réalisé et sont décrites par une action qui est eectuée sur une cible à l'aide d'un instrument.

Cette notion d'activité est actuellement en train d'évoluer an de per-mettre l'intégration de la notion de gestes dans une ontologie. Ces gestes, nommés surgemes [40, 48], ont une notion sémantique, par exemple attra-per l'aiguille et sont composés de dexemes. Un dexeme [55] est une repré-sentation numérique ne possédant aucun objectif et aucune sémantique. Un dexeme peut être aller tout droit ou bien tourner à gauche.

Le tableau 1.10 présente les niveaux de granularité utilisés dans la lit-térature à partir des dénitions précédemment présentées. Dans le cas des activités, bien que la dénition soit en train d'évoluer, nous avons conservé la dénition de l'ontologie [54] utilisée au début de cette thèse.

Granularité Dénition Exemples

Dexeme ^{Représentation numérique ne possé-}_{dant aucun objectif ni sémantique} [48] Surgeme ^{Geste chirurgical avec une notion sé-}_mantique [40]

Activité ^{Action élémentaire décrivant le geste}_{physique réalisé} ^{[2729, 31, 37,}42, 45, 47, 50, 56, 57]

Etape ^{Ensemble d'activités visant à réaliser}_{un but qui a un sens fonctionnel} ^{[30, 35, 36, 38,}_{39, 5153]} Phase ^{Ensemble d'étapes eectuées dans un}_{but précis} [33, 44, 49]

Procédure Chirurgie dans son ensemble [32, 46, 58]

Table 1.10  Niveaux de granularité (du plus n au plus général) et leurs dénitions dans la littérature.

Dans ce tableau, nous avons rattaché chaque article à la granularité la plus ne utilisée pour la modélisation, mais certaines publications s'inté-ressent à diérents niveaux de granularité. C'est par exemple le cas de [47] qui s'intéresse à la fois aux activités et aux étapes, ou encore de [29, 37] qui s'intéressent aux phases, étapes et activités.

1.2.1.3 Acteurs

Les acteurs sont les personnes ou les instruments (un robot par exemple) qui sont à l'origine de ce que l'on étudie. Par exemple lorsqu'on modélise des

activités, nous pouvons choisir de modéliser celles eectuées par le chirur-gien ou par d'autres membres du corps médical comme les inrmiers ou les anesthésistes.

Le tableau 1.11 présente les diérents acteurs étudiés dans la littérature.

Acteurs Exemples

Patient [31, 53, 58]

Outil [41]

Chirurgien [2731, 3345, 4752, 56, 57] Personnel médical [32, 46, 58]

Table 1.11  Répartition des acteurs étudiés dans le contexte de la modéli-sation dans la littérature.

1.2.1.4 Formalisation

Une fois ces connaissances explicitées, il est nécessaire de représenter ces informations. C'est là qu'intervient la notion de formalisation. La représenta-tion peut être plus ou moins formelle selon les cas, allant de la simple liste non séquentielle à l'ontologie en passant par diérents degrés de formalisme. Le tableau 1.12 présente ces diérents niveaux de formalisation du plus informel, au plus formel, avec des exemples non exhaustifs de publications.

Formalisation Explication Exemples Liste non

sé-quentielle ^{Liste des diérents événements, sans relations}entre eux. ^{[40, 43]} Liste

séquen-tielle

Liste décrivant de manière séquentielle diérents événements, mais sans prendre en compte les conditions de passage d'un événement à un autre, ni les cardinalités pouvant exister.

[30, 33, 46, 58]

Graphe d'état ^{Représentation faisant le lien entre diérents}états avec prise en compte des conditions pour

passe d'un état à l'autre. ^{[35, 44]}

Décomposition hiérarchique

Décomposition de la procédure en diérents concepts. Chaque concept est de nouveau

décom-posé. ^{[29, 41, 50]}

Diagrammes UML

Représentation graphique des relations entre dif-férentes entités. Il existe diérents types de dia-grammes (de classe, de communication, cas d'uti-lisation) permettant de représenter diérents as-pects.

[28, 42, 51, 52]

Ontologie

C'est un ensemble structuré de concepts repré-sentant un domaine de connaissances. Il existe de nombreuses contraintes et des inférences au sein d`une ontologie.

[54, 57]

Table 1.12  Diérents niveaux de formalisation (du moins formel, au plus formel).Les dénitions sont extraites de Lalys & Jannin [26]