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« Chirurgie Éveillée sous Réalité Virtuelle dans le bloc Opératoire »

CERVO, la première mondiale en chirurgie éveilléeLa chirurgie éveillée du cerveau permet l’ablation de tumeurs cérébrales qui, dans une configuration plus classique de neurochirurgie sous anesthésie générale, seraient considérées comme inopérables. Pendant cette opération, le patient est éveillé. En stimulant le cerveau avec une électrode, le neurochirurgien peut réaliser une cartographie précise et ainsi épargner les zones du cortex et leurs connexions impliquées dans des fonctions essentielles comme la motricité et le langage.

Le projet CERVO est un programme de recherche lancé en 2014 par l’équipe INSH de l’ESIEA et l’équipe de neurochirurgie du Pr Philippe MENEI du CHU d’Angers. Il vise à développer un dispositif de réalité virtuelle (comprenant des applications logicielles et du matériel) adapté à une utilisation au bloc opératoire de neurochirurgie ; l’idée étant d’immerger le patient dans des activités (tests de la cognition et du champ visuel, relaxation) lors d’une  chirurgie cérébrale éveillée.

La première concrétisation de ce projet est un programme permettant de tester le champ visuel du patient pendant l’opération. Cette application informatique est projetée dans des lunettes 3D de réalité virtuelle (Oculus). Ces dernières sont portées par le patient qui interagit avec le neurochirurgien.  Le champ visuel est une fonction essentielle de la vision, son altération pouvant avoir des conséquences importantes sur le quotidien des personnes.

Après des tests préliminaires dans le service d’Ophtalmologie du CHU d’Angers, le premier patient ayant participé au projet a été opéré le 27 janvier 2016 au CHU d’Angers.

 

Le projet CERVO a été réalisé, pour cette première étape,

  • du côté ESIEA grâce à des financements propres, à l’implication de l’équipe INSH (Evelyne KLINGER et Marc LE RENARD) et celle de trois étudiants-ingénieurs (Morgane GOELLER et Vincent JULLION lors de leur projet PST4A ; Laurent LE GORREC lors de son stage 4A)
  • et du côté CHU d’Angers grâce à la collaboration de plusieurs équipes (Neurochirurgie : Philippe MENEI, Ophtalmologie : Sophie HUE) et à des donations de patients.

La mise en œuvre des étapes ultérieures, tant au niveau développement que clinique, nécessite la recherche de fonds. C’est ainsi que nous avons répondu en mars 2016 aux appels à projets AtlanStic et Fondation de l’Avenir.

Un stagiaire, Vincent CHEVER en 4e année à l’ISTIA d’Angers, va nous rejoindre en mai 2016 pour poursuivre les développements et avancer vers d’autres besoins identifiés.

Thématiques abordées :

  • Réalité virtuelle
  • Chirurgie éveillée
  • Cognition
  • Champ visuel

 

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Lire l’article concernant la première mondiale au CHU d’Angers.

Le projet ARVAD vise à développer un outil pédagogique innovant qui proposera une approche complémentaire au service d’élèves, présentant des troubles cognitifs ou mentaux, accueillis dans des classes ULIS (Unités Localisées pour l’Inclusion Scolaire).

Le projet ARVAD : Apprentissage par la Réalité Virtuelle de l’Autonomie des Déplacements

 

L’autonomie dans les déplacements est une condition nécessaire à la participation sociale. Elle peut être définie comme « la capacité d’un individu à  se  déplacer  sans  aide  au  sein  d’environnements qui  lui sont  familiers  ou  non ». Elle nécessite des capacités variées comme planifier le déplacement, le réaliser sans erreur ou encore faire face aux imprévus. Elle met en jeu des facteurs sensoriels, cognitifs, moteurs,  émotionnels. Mais les effets de handicaps variés, comme ceux  vécus par les enfants scolarisés en classe ULIS, peuvent restreindre les capacités de navigation spatiale.

Projet ARVAD du laboratoire INSH de l'ESIEALes Unités Localisées pour l’Inclusion Scolaire (classes ULIS) accueillent des jeunes de 16 à 18 ans présentant des troubles cognitifs et psychosociaux, et ayant besoin d’un apprentissage adapté. L’objectif principal de la scolarisation dans une classe ULIS est le développement d’une autonomie adulte et d’une insertion socioprofessionnelle durable dans la société. La classe ULIS propose aux élèves un mode de scolarisation particulier, une consolidation et un développement des apprentissages adaptés aux besoins de chacun (enseignement général et professionnel) avec une alternance d’ateliers collectifs et individuels.

L’autonomie dans les déplacements est une activité quotidienne qui peut être un réel obstacle pour les élèves des classes ULIS. Différentes approches pédagogiques sont utilisées : de l’apprentissage de la lecture d’un plan au déplacement réel dans un environnement urbain. La littérature scientifique montre que les environnements virtuels peuvent être une approche complémentaire valide dans cet apprentissage.

C’est dans ce contexte qu’a été menée la première phase du projet ARVAD (juin 2016 à juin 2015), avec les partenaires lavallois Equipe IEIAH du LIUM et Lycée Robert Buron (Classe ULIS) et avec un soutien financier de Laval Agglomération. Le prototype a été présenté lors de Laval Virtual 2015. Il offre une boîte à outils pour les enseignants et une mise en situation d’apprentissage des déplacements innovante pour les élèves.

Nous avons maintenant abordé la deuxième phase du projet en poursuivant nos interactions avec la Classe ULIS du Lycée Buron et en déployant l’outil sur le centre de rééducation de Kerpape pour aborder de nouveaux objectifs et multiplier les usages. Les acteurs ESIEA sur le projet sont E. KLINGER et F. CRISON.

Deux stagiaires sont actuellement impliqués (printemps 2016) : Vincent JULLION qui réalise son stage de fin d’études ESIEA sur l’évolution logicielle de l’outil et Ulysse MOREAU qui réalise son stage de fin d’études en ergothérapie (IFPEK de Rennes) sur l’usage de l’outil.

Thématiques abordées

  • Réalité virtuelle
  • Apprentissage
  • Activités de vie quotidienne
  • Autonomie

Chaque année, dans le monde, près de 2 millions de personnes sont opérées de lésions des ligaments croisés antérieurs (LCA) du genou. Ce traumatisme que l’on retrouve dans les sports tels que le football, le tennis ou le ski, est l’une des blessures les plus fréquentes mais aussi les plus invalidantes pour les sportifs.

Le projet DYNEELAX : Development of a new medical device development for automated DYnamic diagnostic analysis of kNEE joint LAXity

Le projet DYNEELAX vise à développer un nouveau dispositif médical pour l’évaluation précise et complète du système ligamentaire du genou. Cette analyse est essentielle au diagnostic de déchirures partielles/complètes des LCA et à une récupération fonctionnelle postopératoire maximale. Elle passe par une mesure des mouvements de translation (antéro postérieure) et de rotation du genou. L’ESIEA sera tout particulièrement impliquée dans le développement de ce dispositif de mesure.

Le projet va démarrer le 1er mars 2015 et se terminera le 1er septembre 2017.

Thématiques abordées

  • Électronique
  • Informatique
  • Dispositif médical
  • Santé
  • Traumatismes du genou

Financement de l’aide

BPI France

Partenaires du projet

  • GENOUROB (coordinateur)
  • ESIEA – INSH, Laval
  • CleverTech, Tchécoslovaquie
  • LIH, Luxembourg Institute of Health
  • CHNM, Centre Hospitalier Nord Mayenne

Force de travail

Le projet est sous la responsabilité scientifique d’Evelyne KLINGER. L’intervenant principal à l’ESIEA sur ce projet sera Sébastien GAGEOT.

Le projet HANDICAP – HESAM (Axe2) se situe dans le contexte général de la conception d’un outil intégrant les technologies de réalité virtuelle et devant permettre d’améliorer l’observance des patients atteints de lombalgie chronique.

Le projet HANDICAP – HESAM (Axe2) : La réalité virtuelle comme médiation de l’hôpital au domicile

Ce projet vise à identifier les caractéristiques essentielles que devra posséder le futur réseau sociotechnique et à comprendre les déterminants d’une relation harmonieuse entre les patients et leurs thérapeutes. Il avait pour objectif la rédaction d’un projet de développement de l’outil et s’est concrétisé par la soumission à l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) du projet HODOREV évoqué ci-après.

La majorité du travail de l’Axe 2 se déroule sur la période 01/09/2014 à 31/08/2015.

Thématiques abordées

  • Réalité Virtuelle
  • Numérique
  • Rééducation
  • Autonomie
  • Lombalgie chronique

Financement de l’aide

PRES HESAM

Subvention ESIEA

15 000€ (l’ESIEA en bénéficie via une convention avec l’EHESS)

Partenaires du projet

  • ESIEA – INSH (coordinateur), Laval
  • CHU Cochin, Service de Rééducation, Paris
  • EHESS, équipe CERMES, Paris
  • ENSAM – LBM, Paris
  • ESCP-Europe, Paris
  • Equipe NOSICO UFR10 Paris 1

Force de travail

Le projet est sous la responsabilité scientifique d’Evelyne KLINGER. Yasmine BOUMENIR a été recrutée six mois à mi-temps pour travailler sur le projet (convention ESIEA – EHESS).

Le projet VAP-S concerne la conception de méthodes de rééducation des fonctions exécutives dans un supermarché virtuel appelé le VAP-S.

Le projet VAP-S : Virtual Action Planning Supermarket

VAPS Klinger

Il a été créé par Evelyne KLINGER avec le CHU de Caen en 2002, consolidé lors de sa thèse et divers travaux de recherche qu’elle a pilotés. Il a conduit à de nombreuses collaborations et publications.

Actuellement il sert de base au Projet Hospitalier de Recherche Clinique VAPS-REHAB dont les résultats seront publiés en 2015 ainsi qu’à la thèse de Mélanie Cogné citée. Il est au cœur de nombreuses collaborations.

Collaborations sur le projet

  • CHU de Caen, Service de Neurologie (Pr. Gilles DEFER)
  • CHU de Bordeaux, EA 4136 (Pr. Pierre-Alain JOSEPH)
  • Université de Haïfa, Israël (Pr. Naomi JOSMAN)
  • Université de Lausanne, Suisse (Pr. Stéphanie Clarke)
  • Les partenaires sur projet VAPS-REHAB

Projet VAPS-REHAB

Le projet VAPS-REHAB s’appuie sur le logiciel VAP-S. Il vise l’évaluation de l’efficacité et du transfert en vie quotidienne de l’entraînement cognitif en réalité virtuelle dans le supermarché VAP-S chez des patients post AVC (Accident Vasculaire Cérébral).

Partenaires Santé du projet : CHU de Bordeaux (coordinateur), CHU de Rennes, CHU de Garches, CHU de Lyon, CHU de Saint-Etienne, Institut Régional de Médecine Physique et de Réadaptation Nancy, Centre de Kerpape, Ploemeur (56)

Force de travail

Le travail sur le VAP-S repose sur la contribution d’Evelyne Klinger.

AGATHE, INTREPID, Workbench, Virtual Showcase, GENOUROB, EASY DETECT… Quelques exemples de projets innovants et à haute technicité réalisés par les enseignants-chercheurs du laboratoire en lien avec des élèves-ingénieurs de l’école.

Les autres projets du laboratoire INSH

AGATHE

Le projet AGATHE est un outil qui permettra aux thérapeutes de proposer aux patients une rééducation cognitive en réalité virtuelle orientée vers les activités de vie quotidienne (AVQ) et l’autonomie. Il s’adresse aux deux composantes de la rééducation : évaluation et intervention.

ESSILOR

essilor_inshL’ESIEA continue son partenariat industriel démarré en 2005 avec ESSILOR. Un nouveau contrat triennal a été signé avec l’entreprise pour des développements autour du simulateur de verres d’ESSILOR. Contrat de confidentialité oblige, peu de données sont communicables mais elles regroupent quatre missions principales.

Réalisation d’une application pour lunettes informatives

Objet : Tester et identifier les meilleurs paramètres possibles pour une vision confortable dans des lunettes informatives. Projet terminé et exploité par ESSILOR pour ses futurs prototypes.

Réalisation d’un simulateur de verres/lunettes pour un système immersif

Technologies utilisées : cluster, stéréoscopie active, tracking, … Objet : Recréer les effets d’un verre dans un simulateur Projet en constante évolution par l’ajout de fonctionnalités.

Maintenance logicielle du simulateur (déploiement et débogage à distance ou sur site)

Conseil en Réalité Virtuelle : veille & conseil sur les clusters, les cartes graphiques, les displays, les systèmes immersifs, etc.

 

INTREPID

Insh_IntrepidProjet Européen (IST-2002) Objet : Réalisation d’un système portable permettant le traitement avec biofeedback d’un patient atteint de GAD (troubles de l’anxiété / stress). Le projet se décompose en 2 produits :

1er produit : un système de Réalité Virtuelle permettant de faire le traitement dans le cabinet du psychothérapeute

Ce système permet au patient d’être immergé dans un monde virtuel (permettant ainsi au thérapeute de savoir exactement ce que voit le patient et d’avoir un contrôle total sur l’exposition à ses angoisses). Le thérapeute peut modifier le comportement du monde 3D via des paramètres prédéfinis pour essayer d’augmenter ou de diminuer le niveau de stress du patient en temps réel. Le patient est équipé de périphériques de Réalité Virtuelle (HMD, tracker,..) et de capteurs physiologiques (pouls, respiration, pression sanguine, sudation, contraction des muscles). Son état de stress déterminé par une fusion des données issues des capteurs, permet au thérapeute de le déterminer d’un seul coup d’oeil. L’état de stress du patient pourra aussi être utilisé par le système pour proposer automatiquement des modifications dans le scénario virtuel (proposition que le thérapeute a le choix d’accepter ou de refuser, c’est la notion de biofeedback).

2e produit : un système mobile fonctionnant sur smart phone et permettant au patient de se rééduquer chez lui en suivant les instructions qui lui auront été prodiguées par le psychothérapeute

Le monde virtuel auquel le patient aura déjà été exposé sera reproduit par le biais de vidéos sur le smart phone. Ces vidéos permettront de naviguer dans le monde jusqu’à des zones bien définies permettant d’accéder à des exercices de « relaxation ». Ces exercices utilisent les données issues de capteurs physiologiques connectés en bluetooth au smart phone pour permettre au patient de réguler son stress (c’est la notion de biofeedback, ici sans intervention du thérapeute pour valider ou non une quelconque modification de l’exposition). Ce système permettra au patient d’identifier les causes de l’aggravation de son stress (emballement du rythme cardiaque par exemple ou manque de souffle) et lui permettra d’avoir un outil pour l’atténuer voire même le faire disparaître.

WORKBENCH

Workbench_inshUn workbench est un dispositif immersif de réalité virtuelle permettant de travailler avec une très bonne résolution angulaire dans un espace contraint. L’évolution des technologies dans le domaine des vidéoprojecteurs et du tracking, ainsi que l’accroissement de la puissance de calcul des processeurs permet aujourd’hui de créer un tel dispositif pour un coût réduit et de le designer pour qu’il soit mobile et facilement configurable. Le laboratoire a spécifié et développé un système de workbench à 2 écrans.

  • Ce système de réalité virtuelle complet basé sur un cluster graphique nous permet de tester et développer des applications de réalité virtuelle au sein du laboratoire et d’étoffer la pédagogie autour de la réalité virtuelle en permettant aux étudiants de profiter d’un système professionnel au cours de leurs études.
  • Le système d’affichage est basé sur 2 vidéoprojecteurs à focale courte. Le système est constitué de vidéoprojecteurs supportant la stéréoscopie active à 120Hz et le calcul des images est réalisé par un cluster graphique composé de 2 PC équipés de cartes graphiques professionnelles synchronisées entre elles.

Un système de tracking optique a été installé autour de ce système pour capturer la position et l’orientation de la tête et des mains de l’utilisateur. Il est envisageable de capturer le mouvement d’autres objets. La mobilité est un point clé du dispositif puisqu’il a été étudié pour être transportable avec un minimum de démontage.

PRÉSENTOIR VIRTUEL

Présentoir Virtuel inshLe virtualshowcase (présentoir virtuel) est destiné à mettre en scène des objets ou des produits dans un volume hémisphérique. Pour percevoir l’objet de façon cohérente nous utilisons un système de tracking (capture de mouvement) pour corriger la perspective en fonction de la position (et de l’orientation) de la tête de l’utilisateur. L’image est affichée en stéréoscopie afin d’ajouter l’information de profondeur et ainsi mieux appréhender le volume de l’objet présenté dans la demi-sphère. Il est aussi possible de détourner l’affichage stéréoscopique pour permettre à 2 utilisateurs de visualiser l’objet à partir de 2 points de vue différents. Il est possible de changer les objets présentés dynamiquement via une interface distante (sur smartphone) ou directement en interagissant avec l’ordinateur qui réalise le rendu pour la projection. Il est ainsi possible d’afficher énormément d’objets/produits séquentiellement sans avoir à multiplier les présentoirs. Il est aussi possible de présenter des objets de grande valeur qui ne seraient pas déplaçable (musée, joaillerie).

 

EASY DETECT avec le Groupe Dirickx

easydetect inshLes équipes du laboratoire ont créé pour le Groupe Dirickx, entreprise mayennaise, spécialiste international de la protection périmétrique, EASY DETECT®, un procédé totalement nouveau et particulièrement remarquable par sa simplicité d’installation. Intégré directement à la clôture, il se glisse dans les poteaux sans imposer de lourds travaux de génie civil, ni de gros investissements. Une fois en place, le système de détection électronique est totalement invisible et permet une détection avant franchissement, sur toute la surface de la clôture, des poteaux comme du grillage. Grâce à sa technologie, le système est particulièrement performant, facile à mettre en œuvre et à utiliser. Il permet d’assurer un contrôle 24h sur 24, 7j/7, et une intervention dans un minimum de temps. Intégré directement dans les poteaux de clôture, le système s’adapte aux diverses problématiques topographiques du site à protéger (courbe, angle, dénivelé), à de nombreuses conditions climatiques et ne craint pas la végétation extérieure. Ses capteurs autonomes permettent de protéger l’ensemble de la clôture, ils réagissent immédiatement en cas de choc : intrus, escalade, cisaillement, soulèvement… S’ils détectent une malveillance, EASY DETECT® se met en route en émettant un signal d’alarme, permet d’identifier avec précision le lieu de la collision et ainsi déclencher une intervention.

Divers projets étudiants ont permis d’aborder des thématiques de recherche INSH.

Les projets étudiants du laboratoire INSH

Espoir Recherche

(2A) :    SIDO Marie-Kerguelen

Thématiques abordées : Electronique, communication vocale, domotique, autisme

Espoirs Innovation

(4A) :    BLAY Pierre, DOUILLET Simon, GASSMANN Julien

Thématiques abordées : Réalité virtuelle, électronique, karting, malvoyance

Projet de Formation Humaine

(1A) :    ANDRIEUX François, BENARD Marc, FLEURY Alain-Pierre, GLEMAS Thomas, PENLOUP Romain et TAYORO Hugo

Thématiques abordée : Numérique et Santé

Projets Scientifiques et Techniques

(2A) :    BACHELET Ambre, MORVANT Tanguy, SIDO Marie-Kerguelen

Thématiques abordée : Electronique, communication vocale, domotique, autisme

Mené en collaboration avec une psychomotricienne de Laval

(3A) :    BAH Abdoulaye, BOURCIER Bettyna, EGRENNE Jeffrey, MARGUERITE Marine

Thématiques abordée : Electronique, communication vocale, interaction, autisme

Mené en collaboration avec une psychomotricienne de Laval

(4A) :    BLAY Pierre, DOUILLET Simon, GASSMANN Julien

Thématiques abordées : Réalité virtuelle, électronique, karting, malvoyance

Voir l’article Simulateur de kart pour non-voyants

(4A) :    LAHYAOUI Hamza, COURANT Frédérique, VINCENT Malte, SALLIO Quentin

Thématiques abordée : Kinect, interaction, handicap

Mené en collaboration avec le Pôle Santé de Laval

(4A) :    GOELLER Morgane, JULLION Vincent

Thématiques abordée : Réalité virtuelle, cognition, neurochirurgie

Mené en collaboration avec le CHU d’Angers