53 ème
congrès international.
Société d’Ergonomie de Langue Française .
Archivé électroniquement et disponible en ligne sur :
www.ergonomie-self.org www.informaworld.com/ergo-abs
Texte original*.
Critères pour l’inspection heuristique d’un dispositif chirurgical en cours de
conception
René Patesson
Université Libre de Bruxelles (Belgium). 50, avenue F.Roosevelt, 1050 Bruxelles Email : rpatess@ulb.ac.be
Eric Brangier
Université de Lorraine (France) and Visiting researcher at Université Libre de Bruxelles.
Île du Saulcy – CS 60228 – F-57045 METZ – Cedex 01.
Email: Eric.Brangier@univ-lorraine.fr
Résumé : Lors d’une inspection, un expert (ergonome, psychologue, professionnel de l’utilisabilité) examine une technologie pour identifier le plus grand nombre de difficultés possibles. Généralement, il travaille avec une grille de critères ergonomiques. En interagissant lui-même avec l’interface ou le matériel, il évalue dans les détails, l’ensemble des aspects de l’utilisabilité du système. Il complète sa grille, recense les problèmes trouvés, les classe selon des critères retenus (gravité, risque pour l’utilisateur, complexité, sources des erreurs…), finalise et restitue un rapport d’inspection présentant des recommandations pour corriger le système. L’inspection repose donc sur la pertinence des grilles et sur le niveau d’expertise de l’inspecteur. Nous exposons ici un système d’inspection heuristique (ergonomique) par triangulation des méthodes, développé dans le cadre d’un projet de conception de nouveaux dispositifs destinés à l’excision par un chirurgien de valves aortiques sténosées.
Mots-clés : Manual control, chirurgical equipment, method study, Checklists
Criteria for Heuristic Inspection of Surgical Device under Design
Abstract: During an ergonomic inspection, an expert (ergonomist, psychologist, usability professional) examines a technology to identify as many difficulties as possible. Generally, he works with a grid of ergonomic criteria. By interacting with the interface or the hardware itself, it evaluates in detail, all aspects of the usability of the system.
It completes its grid, identifies the problems found, classifies them according to criteria selected (severity, risk for the user, complexity, sources of errors ...), finalizes and returns an inspection report presenting recommendations to correct the system. The inspection is therefore based on the relevance of the grids and the level of expertise of the inspector. We present here a heuristic inspection system (ergonomic) by triangulation methods developed as part of a project to design new devices for excision by a stenotic aortic valve surgeon).
Keywords: Manual control, chirurgical equipment, method study, Checklists
*Ce texte original a été produit dans le cadre du congrès de la Société d’Ergonomie de Langue Française qui s’est tenu à Bordeaux du 3 au 5 octobre 2018. Il est permis d’en faire une copie papier ou digitale pour un usage pédagogique ou universitaire, en citant la source exacte du document, qui est la suivante :
Patesson, R., Brangier, E.. (2018).Critères pour l’inspection heuristique d’un dispositif chirurgical en cours de conception. Actes du 53ème Congrès de la SELF, Bordeaux, 3-5 Octobre 2018.
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INTRODUCTION
Lors d’une inspection heuristique (Brangier & all, 2015 ; Cockton & all, 2009 ; Sears, 1997 ; Nielsen &
Mach, 1994 ; Nielsen & Molich, 1990), un expert (ergonome, psychologue, professionnel de l’utilisabilité) examine une technologie pour identifier le plus grand nombre de difficultés possibles.
Généralement, il travaille avec une grille de critères ergonomiques. En interagissant lui-même avec l’interface ou le matériel, il évalue dans les détails, l’ensemble des aspects de l’utilisabilité du système. Il complète sa grille, recense les problèmes trouvés, les classe selon des critères retenus (gravité, risque pour l’utilisateur, complexité, sources des erreurs…), finalise et restitue un rapport d’inspection présentant des recommandations pour corriger le système.
L’inspection repose donc sur la pertinence des grilles et sur le niveau d’expertise de l’inspecteur. Par conséquent, il est appréciable de disposer de plusieurs experts pour d’aboutir à une inspection fine et détaillée, et surtout d’avoir une grille solidement constituée par des résultats expérimentaux et des validations écologiques.
Le recherche à partir de laquelle s’est faite cette mise au point de critères d’inspection rentre dans le programme du pôle de compétitivité BIOWIN soutenu par la Région Wallonne (Belgique). Il s’agit du projet AVATAR2 dont la finalité est la conception, le développement et la mise au point d’un instrument permettant en très peu de temps d’exciser la valve aortique sténosée et la remplacer par une valve artificielle (Voir notamment : Patesson R. & Brangier E. 2015, 2016 et 2017)
LE CHOIX DES CRITERES
En ergonomie, il existe de nombreux guides de conception qui listent des invariants sur la présentation de l’information, la signalisation, la forme des commandes. Dans le domaine médical, plus particulièrement, les travaux de Zhang & all (2003) et de Kaufman & all. (2003) ont permis de dégager une série de points-clés qui visent à prévenir les erreurs médicales potentielles, à garantir la sécurité du patient et à améliorer la simplicité d’utilisation des produits et des procédés médicaux. A partir des observations en salle d’opération (Patesson & Brangier, 2015 et 2016) nous avons opté pour une grille de critères ergonomiques intégrant une double dimension
«fonctionnelle» et «vécue», l’instrument devant être à la fois pratique à utiliser et suffisamment attractif. En particulier, les critères adoptés et développés plus loin dans le texte sont issus de: Bach, C., Brangier, E., Scapin, D.L., (2005); Brangier, E. & Barcenilla, J.
(2003) ; Brangier, E., Desmarais, M., Nemery, A., &
Prom Tep, S. (2015) ; Wiklund, M., E., & Wilcox, (2005); Zhang, J., Johnson, T. R., Patel, V. L., Paige,
1 Transcatheter Aortic Valve Implantation » ou implantation percutanée d’une prothèse valvulaire aortique.
D. L., & Kubose, T. (2003) et plus récemment de Urrutia, Brangier et Cessat (2017).
Les critères, recommandations, normes et heuristiques ont servi à développer une méthode ergonomique dénommée classiquement « inspection heuristique », visant à identifier les éléments à améliorer. Des critères comme la lisibilité, la compatibilité cognitive, la brièveté, la charge de travail servent ainsi à éprouver la qualité ergonomique des technologies.
Dans le cas concerné de l’évaluation ergonomique d’un instrument chirurgical (device) en cours de conception et destiné à découper en une seule fois une valve aortique sténosée lors d’une intervention à cœur ouvert,
Comme, il s’agit d’un prototype, en cours de conception et donc d’amélioration continue, nous proposons une grille de critères suffisamment large pour explorer globalement les problèmes ergonomiques potentiels.
MÉTHODE
La méthode est basée sur une évaluation en deux étapes, l’une d’observation sur le terrain, donc au bloc opératoire, l’autre par la mise au point de critères tirant leur origine dans l’activité des chirurgiens.
L’ACTIVITÉ EN SALLE D’OPÉRATION Plusieurs interventions de remplacement d’une valve aortique dans une situation comparable à celle dont l’objet est la mise au point du nouvel instrument, ont été suivies et filmées en salle d’opération. Nos observations ont porté sur deux techniques : mode classique et mode TAVI1. Nos rapports avec les chirurgiens étaient excellents, ils étaient partie prenante pour le développement du nouvel instrument, et nous ont facilité la tâche et collaboré activement à nos observations, par exemple en verbalisant leurs actions en cours dans le sens de nos attentes.
Les observations portent sur la charge posturale du chirurgien lors de la découpe de la valve sténosée (mode intervention classique). On voit ici que le mouvement du corps du chirurgien est très limité résultant d’une configuration d’instruments plutôt statiques. La mobilité est confinée malgré la nécessité d’une découpe circulaire.
Dans le cas de l’utilisation de l’équipement mini- invasif et la nécessité de recourir en même temps à des images RX sur écran, cette autre technique adoptée pour des patients dont l’ouverture du thorax est contrindiquée (mode TAVI) soulève également des risques ergonomiques qui peuvent engendrer des nuisances physiques : l’inconfort du cou en raison de la hauteur de l’écran, sa mauvaise position (loin du champ opératoire), et de la hauteur de la table.
L’engourdissement des doigts et des épaules qui sont des inconforts du au maintien statique des instruments.
Le cou est doublement sollicité (Figure 1) car le
chirurgien doit prélever des informations dans deux champs visuels principaux distincts : le malade placé sur la table et les écrans placés en hauteur. Il alterne ainsi les positions « tronc droit et flexion du cou » et « tête-pliée et dos-courbé ».
Fig. 1. Posture du chirurgien en cours d’intervention en mode TAVI- écran RX haut, rotation importante du cou alors qu’il intervient directement au niveau du thorax.
Il apparaît également que l’utilisation d’un nouvel instrument, assisté, plus complexe qu’un simple scalpel et des pinces (mode classique), modifiera significativement la posture, en raison par exemple de questions de vision différente du champ opératoire.
Concernant la main, la complexité de l’utilisabilité des instruments et des propriétés mécaniques insuffisantes causeraient des manipulations inefficaces à l’origine de mouvements inutilement répétés. De même, la conception mécanique interne des nouveaux instruments débouchera sur un feed-back tactile sensiblement diminué (additionné des gants) et donc à une perception haptique défavorable à la transmission d’une force adaptée de la main et du poignet. L’usage d’un nouvel instrument modifiera donc considérablement la situation de travail pour le chirurgien. L’ergonomie dans la conception du device devra en tenir compte intégrant les nouvelles postures de travail que le chirurgien serait amené à prendre. En effet, la posture « traditionnelle » adoptée pour ce type d’intervention sera modifiée et les conséquences doivent être évaluées dans leur ensemble. De notre point de vue, il s’agit d’une question relevant de la compatibilité chirurgien, tâche et dispositif technique LA MISE AU POINT DE CRITÈRES
D’INSPECTION
La suite de l’article portera sur un device développé pour une intervention en mode classique. Celui pour une intervention en mode TAVI est encore à l’étude. A partir des observations en salle d’opération et de notre expérience dans le domaine des critères ergonomiques d’inspection heuristique de systèmes techniques nous sommes conduits à développer deux approches se matérialisant par les critères retenus suivants : L’expérience fonctionnelle de l’interaction
• Consistance
• Guidage
• Visibilité
• Compatibilité
• Mémorisation
• Feedback
• Flexibilité et efficacité
• Erreur
• Ouvertures et fermetures des tâches
• Réversibilité des actions
• Accompagnement dans l’apprentissage L’expérience vécue de l’interaction
• Contrôle et autonomie
• Satisfaction
• Caractéristiques socioculturelles
• Commodité immédiate
• Attractivité
Nous définissons ici chaque critère retenu (leur application dans le cadre de l’instrument étudié sera illustrée lors de la présentation orale de la communication).
Consistance : cohérence des standards utilisés pour la compréhension des instruments.
Les utilisateurs ne devraient pas avoir à se demander si les mots, les icones, les situations ou les actions signifient la même chose. Des standards et conventions en matière de conception de produit doivent être suivis pour aider à la compréhension des factions.
Guidage de l’opérateur : il s’agit de veiller à l’ensemble des moyens mis en œuvre, avec les diverses modalités disponibles, pour conseiller, orienter, informer, et conduire l’utilisateur lors de ses interactions avec le dispositif. Un bon guidage facilite l’apprentissage et l’utilisation du système.
Visibilité de l’état du système : les utilisateurs doivent être informés de ce qui se passe avec le système grâce à la rétroaction et/ou à restitution (visuelle, haptique, tactile, sonore...) des informations appropriées ;
Compatibilité entre le système et la tâche : le système perçu par les utilisateurs doit correspondre au modèle des utilisateurs et le modèle de l'utilisateur doit correspondre à l'image du système.
Minimalisme du mode opératoire : Toute information étrangère à la tâche est une distraction et entraine un ralentissement, elle sera évitée.
Mémorisation : réduire la charge de la mémoire.
Les utilisateurs ne devraient pas avoir à mémoriser un grand nombre d'informations pour mener à bien leurs tâches. La charge de la mémoire réduit la capacité à effectuer les tâches principales.
Feed-back informatif : les utilisateurs devraient avoir une rétroaction rapide et informative au sujet de leurs actions.
Flexibilité et efficacité : les utilisateurs apprennent toujours et les utilisateurs sont toujours différents. Il convient de donner aux utilisateurs de la souplesse dans l’apprentissage et donc différentes manières d’apprendre à utiliser le système.
Prévention des erreurs, adaptation aux erreurs et récupération des erreurs : il est toujours préférable de concevoir des dispositifs qui
permettent d'éviter les erreurs de se produire. Les messages devraient être suffisamment informatifs de manière à ce que les utilisateurs puissent comprendre la nature des erreurs et donc apprendre des erreurs, et surtout pouvoir récupérer leurs erreurs.
Afficher les ouvertures et fermetures de la tâche : rendre les ouvertures et fermetures de tâches explicites. Chaque tâche a un commencement et une fin. Les utilisateurs doivent être clairement informés de l'achèvement d'une tâche et de sa réalisation satisfaisante. La fermeture d’une tâche libère la mémoire de travail ;
Réversibilité des actions : les utilisateurs doivent être autorisés à récupérer les erreurs. Les actions réversibles encouragent également apprentissage ;
Accompagnement à l’apprentissage, aide et documentation : la documentation sert à aider en cas de besoin.
Le contrôle de l’utilisateur : ne pas donner aux utilisateurs l'impression qu'ils sont commandés par le système, mais l’inverse. Les utilisateurs sont des initiateurs, et non répondeurs à des actions qu’ils ne peuvent contrôler. Le dispositif doit leur donner l’impression de contrôler ce qui se passe.
La satisfaction vis-à-vis du dispositif et de la tâche : Sentiment global d’accomplissement.
Réalisation de l’objectif. Perception subjective d’avoir atteint la tâche et d’être performant ;
Les caractéristiques socio-culturelles des utilisateurs : la langue doit toujours être présentée sous une forme compréhensible par les utilisateurs prévus. Le dispositif étant destiné à l’international on privilégiera un système « culture-free » ou éventuellement en anglais.
L’expérience de la commodité immédiate : la découverte « naturelle » du dispositif. Le dispositif doit être un assistant à l’apprentissage de la tâche de découpe et aussi un moyen d’être performant. La démarche d’exploration du dispositif doit correspondre à démarche naturelle d’apprentissage. Elle doit être évidente et rapide.
L’attractivité du dispositif : l’attirance émotionnelle amplifie l’impact du dispositif, tout comme l’usage d’un design stimulant, de couleurs attirantes ou conventionnelles, d’un « bel » objet.
TEST DU DISPOSITIF
Les tests d’utilisabilité permettent l’observation des utilisateurs réels lorsqu’ils interagissent avec un produit. Deux chirurgiens ont été priés d’effectuer des tâches de découpe sur des cœurs de cadavres formolés tandis que des experts observent, enregistrent et interprètent leurs actions réussies ou ratées (figure 2).
Fig. 2. Photo d’un essai de découpe d’une valve sur la partie supérieure d’un cœur
Ces tests correspondent à une situation artificielle (il n’y a pas de malade, ni de salle d’opération) permettant la confirmation ou l’infirmation des choix d’utilisabilité pris lors des diverses phases du cycle de vie d’un produit. Ils mesurent, grâce à des scénarios définis par les évaluateurs en relation avec les ingénieurs, une série de lacunes comme :
− des séquences d'actions qui ne peuvent être inférées directement,
− une affordance de l’usage qui n’est pas immédiate,
− un manque d’incitation pour amener les utilisateurs à effectuer des actions spécifiques, pour leur faire connaître les états ou contextes courants et à venir,
− des problèmes de visibilité de la valve à découper,
− etc.
Des tests cliniques sur des patients en salle d’opération sont programmés. Nous attendons la version finale de l’embout conique mécanique de l’outil de découpe développé par les ingénieurs, et qui présente encore un dernier inconvénient technique de résistance à la force de pression. Nous attendons également le feu vert final du Comité d’Éthique et de l’AFMPS (Agence Fédérale des Médicaments et Produits de Santé-Belgique) nécessaire pour des tests in vivo sur patients.
RÉSULTATS
La triangulation des méthodes (inspection avec critères, modèle de tâche, test en situation artificielle) avait pour but de fiabiliser un prototype de haut niveau devant permettre des essais cliniques en situation réelle, après une validation du comité éthique.
Alors qu’il était possible d’assimiler la résection circulaire d’une valve à un simple geste chirurgical, il est apparu que la tâche n’est pas si simple que cela et que l’outil présentait un manque d’affordance. Il est également apparu que la tâche, à la fois motrice et cognitive, implique:
− De faire un diagnostic continu de la situation dans un temps très court;
− D’interpréter à chaque instant les actions réalisées, leur exactitude, leur précision;
− De mémoriser les positionnements décidés et de se les représenter mentalement (parties non visibles);
− De travailler sur des données mémorisées qui sont rendues invisibles une fois les cônes bloqués;
− De choisir les informations pertinentes pour passer à travers la valve, pour rassembler les éléments du cône d’appui, pour bloquer les cônes, pour découper;
− De synthétiser les infos de différentes natures:
visuelles, tactiles, haptique (perception du retour de force);
− D’élaborer une représentation mentale de ce qui est attendu;
− De mesurer ce qui est obtenu (découpe, résidus, calcifications...);
− D’évaluer l’écart entre ce qui est attendu et obtenu;
− De bénéficier d’une bonne coordination de son équipe.
Cinq étapes ont également été identifiées dans la tâche : introduction du cône pour l’appui de la découpe, blocage de la lame en appui sur la valve et le cône d’appui, découpe, sortie de l’instrument, évaluation et décision de poursuite de l’opération. Il convient d’organiser les fonctions de l’outil pour répondre aux exigences de la tâche, et des étapes de la tâche, si bien que des recommandations peuvent être dégagées :
− Pour l’introduction et la sortie de l’instrument:
favoriser la manipulation opératoire et la coordination main-œil;
− Pour le blocage: un seul bouton graduel, avec feedback visuel et sonore et tactile, avec représentation des distances entre la lame et le cône d’appui;
Pour la découpe: un seul bouton dont la forme rappelle le cône de découpe (circulaire), avec feedback tactile et indication de la distance ou de l’angle parcouru par la lame.
DISCUSSION
Ces différents critères ont été discutés en réunion avec les partenaires du projet. Le consortium réunissait les ingénieurs du Centre de Mécatronique CEREM de l’UCL chargé du développement des parties mécaniques et des outils de découpe des instruments, l’unité Cardio-UCL, service de chirurgie cardiaque de l’hôpital universitaire St Luc, MEDILINE, partenaire industriel chargé du développement des parties « cathéter » des instruments et CISEO également partenaire industriel chargé du développement des parties électromécaniques et automatiques. Ces critères ont été adoptés et pourront faire l’objet d’une méthode d’évaluation que s’approprieraient les partenaires industriels. Ils se sont avérés pertinents et rendant bien compte d’une manière spécifique et nouvelle pour eux de porter son attention lors de la conception de matériel recourant à des technologies de pointe.
CONCLUSION
D’un point de vue pratique et après inspection des prototypes, globalement, l’inspection heuristique fait apparaitre des difficultés liées au manque de
compatibilité entre les caractéristiques mentales des utilisateurs, la nature de leurs tâches et les possibilités ou impossibilités des technologies.
Potentiellement, les utilisateurs éprouveront des difficultés, perdront leur temps, commettront des erreurs, n’arriveront pas à comprendre et apprendre le dispositif et finiront par avoir une charge de travail élevée et un niveau d’agacement important.
Il y a donc un problème d’acceptabilité qui peut être nettement amélioré par des solutions ergonomiques à retravailler et à valider avec l’équipe Avatar. Mais soyons sereins, les aménagements ergonomiques seront parfaitement réalisables!
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