STIC:STIC IV (2015)/Les os de la main

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Main Anatomie.jpeg

1 Introduction

Participantes: Kim Schmidt & Alexandra Theubet - VOLT

Working title du projet: Les os de la main

Nous avons décidé d’axer notre kit pédagogique sur une réflexion de l’anatomie humaine. En effet, nous sommes toutes les deux issues du milieu médical (respectivement Nutrition et diététique (N&D) et technique en radiologie médicale (TRM)). Nous avons choisi l’exemple de la main humaine, dont l’anatomie est apprise par les étudiants HES dès leur année de module complémentaire (année propédeutique).

1.1 Principe

Le kit pédagogique est composé de 27 pièces (9 carpe, 5 métacarpes et 14 phalanges). Le but de ce type de kit est de:

  • Permettre aux utilisateurs de manipuler les os de la main (et par voie de conséquence se rendre compte des dimensions proportionnées, des articulations possibles ainsi que de la forme réalle des os)
  • Permettre aux utilisateurs, grâce à un système qu’il nous faut encore mettre en place, de recréer la main ainsi que les articulations qui la composent (ce qui leur permet de se représenter les os, leurs emplacements et leurs articulations)
  • Permettre aux étudiants de manipuler les os de la main, comme ils pourraient le faire avec les os du crâne, dont il existe un grand nombre de modélisations sur le marché.

1.2 Idée de base

De part leur cursus, les étudiants TRM apprennent, avec précision l’anatomie de la main (os, tendons, muscles et autres structures). Cet apprentissage se fait très tôt dans leur cursus, ceci à cause de l’incidence de réalisation de l’imagerie de la main dans la vie sur le terrain. En effet, après les examens du thorax, le membre supérieur est la zone qui est le plus réalisée en radiodiagnostic. Ainsi les étudiants, et les professionnels de l’imagerie médicale se doivent d’avoir des bases très solides en matière d’anatomie.

1.3 Public cible

Comme mentionné auparavant, le public cible peut être spécifique au monde médical (professionnels ou étudiants) ou non.

  • Professionnel de la santé : ce kit pédagogique pourrait leur permetre de reprendre les aspects complexes des os de la main (articulations, facettes, sens,...). De plus pour des professionnels qui auraient un pied dans l’enseignement, ce kit pourrait être utilisé comme support pédagogique à l’enseignement de l’anatomie et/ou de l’imagerie radiologique de la main.
  • Étudiants en profession de la santé: ce kit pourrait permettre à des étudiants de la santé d’accroître leurs connaissances en anatomie de la main. En effet, le fait d’utiliser ce type de support, en plus des traditionnels supports, pourrait leur permettre de mieux assimiler cette anatomie très spécifique.
  • Public a-spécifique : nous risquons le paris que ce puzzle composé de pièces anatomiques aux proportions réelles puisse intéressé un public hors des professions médicales, pour le jeu ainsi que pour le challenge que ce type d’outil propose.

2 Réalisation

2.1 Mise en place

Pour pouvoir mettre en place un tel dispositif, il nous fallait tout d’abord une imagerie tomodensitométrique d’une main, qui ne présenterait pas d’altération majeure. Ce que nous avions en notre possessions. Une fois les images complètement anonymisées, nous avons pu commencer le traitement des images.

Dans un premier temps nous avons essayé d’exporter les structures osseuses directement depuis le Client (la dénomination de Client correspond à un logiciel appartenant à une grande marque d’outils radiologiques.), ce dernier comportant une fonction d’export de données en .stl. Mais cet essai a été infructueux. Il ne nous a pas été possible d’isoler les structures osseuses. Ainsi, après l’export, nous avons obtenu un espère ce rendu volumique comportant des bouts d’os, des structures musculaires et des artefacts. Ces données n’étaient, en l’état pas du tout exploitables et leur post-traitement aurait été bien trop chronophage, ainsi nous avons décidé d’essayer une autre méthode.

Deuxième essai: nous avons commencé par exporter les images depuis le Client en format .dcm (le format .dcm correspond au standard médical DICOM - Digital Imaging and Communications in Medicine -). Ce format nous donne la possibilité de travailler les images sur Osirix (Osirix est un viewer dédié à l’imagerie médicale. Accès: http://www.osirix-viewer.com/). Sur ce support nous avons:

  • Effectué une reconstruction MIP (maximum intensity projection) : ce qui nous a permi de faire “apparaître” les os ou tout du moins d'effacer les structures autres que les os.
  • Effectué une segmentation semi-automatique sur les structures osseuses, ce qui n’a malheureusement pas marché (à la suite de cette manipulation nous avons obtenu une structure, tronquée, de l’ensemble des os, sans possibilité de les séparer. Ce qui ne nous était pas utile).
  • Pour remédier à ce problème, nous avons isolé un à un les os composant la main, puis avons effectué une segmentation semi-automatique sur chacun des structures.
  • Ensuite, nous avons transformé ces données en une succession de rendus volumiques que nous avons exportés un à un en .stl.

Pour pouvoir exporter convenablement les .stl, nous avons également utilisé le logiciel DeVide qui nous a permi d’une part de segmenter l’objet, de le lisser et pour terminer de réparer d’éventuelles mailles cassées.

Une fois tous les .stl obtenus, nous avons crée un repertoire dans lequel nous avons méthodiquement archivé les données obtenues, histoire de ne pas confondre.

2.2 Prototypage

Les dimensions ne sont pas forcément respectées.

Carpe.jpg
Metacarpe.jpg
Phalange.jpg

2.3 Impression

Reste à faire

  • Donner aux structures leurs dimensions réelles (2x la taille anatomique)
  • Mettre en place les os dans le logiciel d’impression
  1. Plan 1 : Carpe
  2. Plan 2 : Métacarpe
  3. Plan 3 : Phalanges

3 Résultats

3.1 Retour sur l'impression

Première impression lors du Hackday. Création des os du carpe et des phalanges du pouce. Seconde impression le 8 janvier 2016. Création des os du métacarpe et des phalanges de l'index, du majeur, de l'annulaire et de l'auriculaire.

3.2 Usability Testing

Les tests ont été réalisés à la Haute école de santé les 21 et 22 janvier 2016. 7 testeurs ont été choisis, dont un médecin. Le kit pédagogique leur a été présenté, ainsi que le contexte de sa création. Il a été demandé aux testeurs d'assembler les os de la mains en 3D en 30 à 40 minutes. Ils ont eu a disposition un IPAD avec une représentation 3D de la main, ainsi qu'un livre d'anatomie. A la fin du test, il a été demandé à chacun des utilisateurs son ressenti et ses impressions sur le kit pédagogique.

3.2.1 Résultat du test

Les utilisateurs se sont rendus compte qu'ils avaient une vision erronées des différents os de la main. Ils expliquent cela par le fait qu'ils n'ont pas l'habitude de les voir en 3D. De plus, ils arrivent tous à la même conclusion, soit qu'ils auraient eu besoin d'images radiologiques à observer en plus des ressources mises à disposition. Les testeurs ont utilisé à chaque fois les deux ressources proposées et chacun d'eux à eu une préférence pour l'une ou l'autre des ressources. Tous les TRM et le médecin n'ont pas procédé de la même manière pour réaliser la reconstitution des os. Ils ont cependant organisé les pièces méthodiquement en commencant par distinguer les métacarpes et les phalanges pour terminer avec les os du carpe. Certains ont procédés inversement en commençant par les os du carpe. L'un des utilisateurs a dessiné une représentation de la main en écrivant les noms et a déposé les os dessus. Il a réalisé l'exercice plus rapidement que les autres.

Concernant les difficultés rencontrées, l'utilisation de la patafix a été difficile pour tous les participants. Des essais avec la pâte à modeler avaient été réalisés par les deux conceptrices du kit pédagogique, mais ceux-ci n'avaient déjà pas été concluant. Les utilisateurs ont expliqué perdre patience en reformant la main, cela leur a pris plus de temps qu'ils pensaient. Ils se sont tous sentis dépassés par l'exercice qui leur a été proposé, car ils selon leur dires, ils sont habitués à voir des images en 2D et non a pouvoir manipuler de la 3D. L'orientation des structures a également posé de nombreux problèmes aux panels de testeurs, les os du carpe ont posé le plus de problème.

En conclusion, il est a retenir que le kit pédagogique n'est pas encore optimal. En effet, ni la patafix ni la pâte à modeler n'a convaincu pour simuler les cartilages et les tendons, il faudra trouver quelque chose de similaire mais plus collant. Les TRM ont eu beaucoup de peine à manipuler la 3D, car ils sont beaucoup plus habitués à la 2D, notamment la lecture de radiographie ou d'écran. Finalment, les utilisateurs ont proposé d'intégrer ce kit à la suite d'un cours d'anatomie de la main, afin d'entrainer la visualisation 3D des étudiants.

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