Réalité augmentée dans l’enseignement et la formation en anatomie

Traditionnel contre. stratégie moderne d’éducation et de formation médicale
Pourquoi les programmes de RA sont-ils bénéfiques pour les étudiants et les enseignants ?
Programmes basés sur la RA pour les études anatomiques
Perspectives d’avenir
Les références
Lectures complémentaires

La réalité augmentée (AR) est une technologie relativement nouvelle qui a suscité une attention considérable dans l’enseignement et la formation médicale. Cette technologie est basée sur l’intégration de représentations tridimensionnelles (3D) générées numériquement avec des stimuli environnementaux réels.¹ En offrant des expériences plus réalistes et des opportunités d’apprentissage à distance, la RA a gagné en popularité auprès des étudiants en médecine.

Cet article se concentre sur la façon dont l’utilisation de la RA a contribué à l’éducation et à la formation médicales. La RA a été définie comme « une couche virtuelle interactive au-dessus de la réalité ».¹ Les progrès de la technologie des smartphones et des tablettes ont élargi l’utilité et l’accessibilité des programmes basés sur la réalité augmentée.

Traditionnel contre. stratégie moderne d’éducation et de formation médicale

L’apprentissage de l’anatomie humaine constitue une partie importante de la formation médicale. Traditionnellement, l’anatomie humaine était enseignée à l’aide de spécimens conservés, de modèles anatomiques, de conférences, de dissections cadavériques, de représentations d’images en 2 dimensions (2D) (par exemple, des scans tomographiques et des illustrations de manuels) et de patients vivants.²

L’avènement récent des technologies informatiques, telles que la technologie de réalité virtuelle (VR) et AR, a remplacé plusieurs méthodes d’enseignement traditionnelles.³ Dans les années 1990, des programmes d’anatomie de base assistés par ordinateur ont été développés et mis en œuvre dans les établissements d’enseignement. Les progrès continus des logiciels et du matériel ainsi que l’avènement de la stéréoscopie informatique ont ouvert la voie au développement futur de la réalité virtuelle (VR) et de la RA.⁴

Dans le domaine de la médecine, plusieurs programmes basés sur la RA ont été conçus et classés en deux sous-groupes, à savoir les programmes de traitement et les programmes de formation. Les programmes de traitement aident les patients et les praticiens en milieu clinique ou hospitalier, comme les interventions chirurgicales, les thérapies et la réadaptation. Le programme de formation est spécialement conçu pour l’enseignement médical et la formation en milieu universitaire. Pour exécuter une application AR, des tablettes ou des smartphones, ainsi que des lunettes AR, sont nécessaires.⁵

Pourquoi les programmes de RA sont-ils bénéfiques pour les étudiants et les enseignants ?

Les programmes de RA sont de plus en plus utilisés dans l’enseignement et la formation médicale en raison de leur flexibilité dans l’intégration des environnements physiques et virtuels. L’amélioration de la réalité dans l’éducation s’obtient grâce à des informations et des retours auditifs, haptiques (toucher) et même olfactifs.⁶ Il est important de noter qu’une augmentation partielle de l’environnement réel permet de contrôler le niveau d’exposition, ce qui contribue à façonner l’expérience d’apprentissage.¹

Au lieu de l’utilisation traditionnelle du silicone ou de modèles physiques, les enseignants encouragent les étudiants à télécharger des applications de réalité augmentée sur leurs smartphones/tablettes ou à utiliser des sites Web pour étudier l’anatomie humaine.⁷ En plus des programmes AR internes des établissements d’enseignement, de nombreuses applications AR gratuites sont également disponibles en ligne, telles que visiblebody.com.⁸

Grâce à cette technologie, un étudiant peut visualiser en ligne plusieurs structures anatomiques. Pendant que l’éducateur décrit le modèle et ses caractéristiques, les étudiants peuvent pointer le marqueur de la caméra vers un endroit spécifique pour agrandir l’image et mieux comprendre les structures anatomiques décrites dans le cours. Un bouton de dissection est également disponible pour supprimer des couches et afficher les caractéristiques anatomiques sous-jacentes. La commande Annuler permet à l’étudiant d’annuler les modifications et d’explorer davantage le sujet.

Grâce aux applications médicales basées sur la réalité augmentée, un étudiant en médecine peut être soumis à des conditions de stress réelles sans risquer une mauvaise manipulation du patient.¹ Les autres avantages de l’utilisation des simulateurs AR sont le faible coût par utilisation, l’absence de problèmes éthiques et la pratique d’apprentissage sûre par rapport à la formation sur des patients réels. Les plateformes AR améliorent les compétences des utilisateurs dans la gestion de situations diverses et complexes.⁹ Ils proposent du télémentorat pour la formation en chirurgie laparoscopique. Le superviseur peut former un étudiant en indiquant les mouvements chirurgicaux, les chemins et la manipulation appropriés via les écrans AR.^dix

Programmes basés sur la RA pour les études anatomiques

La disponibilité massive de bases de données en ligne d’images humaines obtenues grâce aux techniques de tomodensitométrie et d’imagerie par résonance magnétique (TDM/IRM) a considérablement stimulé le développement de programmes d’IA pour étudier l’anatomie humaine.¹¹ Le Visible Human Project a été développé par l’Université du Colorado en 1991 et pourrait servir de base aux programmes de RA.

Le Visible Human Project proposait plus de 7 000 images anatomiques numériques accessibles gratuitement.¹² Autres bases de données proposant des images numériques de corps humains sont L’humain coréen visible, l’embryon humain virtuel, le corps virtuel et le serveur humain visible.

Les applications AR basées sur smartphone/tablette fournissent des informations détaillées sur l’anatomie humaine ainsi que des structures visuelles 3D. Souvent, ces images sont liées aux pages traditionnelles des manuels d’anatomie. Les récents progrès matériels, tels que le développement des lunettes Hololens par Microsoft, ont amélioré l’application de ces programmes.¹³ Les applications basées sur la réalité augmentée permettent une exploration 3D du cerveau humain avec des opportunités interactives. Ces applications sont développées à partir de données IRM.

LapMentor est utilisé pour enseigner les compétences laparoscopiques de base avec des opérations laparoscopiques avancées. Cette application est équipée d’un système d’évaluation qui fournit des métriques à l’utilisateur. En plus des tueries laparoscopiques de base, LapMentor est également utilisé pour former les étudiants à la cholécystectomie laparoscopique, au pontage gastrique, à la hernie ventrale et aux cas de gynécologie.¹⁴

LapSim est un autre simulateur AR utilisé pour les scénarios d’anastomose, de suture et de cholécystectomie laparoscopique. Ce simulateur peut transférer des fonctions entre instructeurs et institutions. Les simulateurs AR sont également couramment utilisés dans la formation en neurochirurgie. Ces simulateurs sont abordables, extrêmement réalistes et représentent des structures neurochirurgicales détaillées.¹⁵

ImmersiveTouch est utilisé pour la formation dans plusieurs disciplines, notamment la neurochirurgie, l’ophtalmologie, la chirurgie de la colonne vertébrale et la chirurgie ORL. NeuroTouch Cranio est un autre simulateur AR pour la résection de tumeurs cérébrales. Le simulateur anatomique pour la neurochirurgie pédiatrique, RoboSim et ANGIO Mentor sont des simulateurs AR couramment utilisés dans la formation médicale.

Perspectives d’avenir

Il est impératif de valider la crédibilité des simulateurs AR en utilisant des cohortes diverses et de grande taille. À ce jour, aucune conception standard n’est disponible pour tous les simulateurs. D’autres études doivent être menées pour gérer l’abordabilité des simulateurs afin qu’ils puissent être mis en œuvre dans davantage d’établissements de formation médicale.

Les améliorations futures doivent se concentrer sur l’intégration de stimuli olfactifs au sein des plateformes existantes. Les odeurs peuvent être utilisées comme outils de diagnostic ou pour créer des conditions de stress afin de recréer la salle d’opération avec une plus grande réalité. Il est nécessaire d’améliorer la résolution et la puissance de traitement des programmes existants. Une meilleure conception des scénarios cliniques, avec un plus grand réalisme, est également nécessaire. Des dispositifs haptiques plus avancés sont également essentiels à des fins de formation.

Une plus grande compatibilité des programmes AR est nécessaire entre les appareils pour étendre leur utilisation. Il a été observé que la résolution d’image d’un même programme AR sur différents appareils est différente. Une diminution du coût du matériel et des logiciels améliorerait l’abordabilité de la RA, ce qui augmenterait son utilité à différents niveaux d’éducation.

Les références

1. Dhar P, Rocks T, Samarasinghe RM, Stephenson G, Smith C. Réalité augmentée dans l’éducation médicale : expériences des étudiants et résultats d’apprentissage. Éducation médicale en ligne. 2021;26(1):1953953.
2. Chen S. et coll. La réalité virtuelle peut-elle améliorer les programmes traditionnels d’enseignement de l’anatomie ? Une étude à méthodes mixtes sur l’utilisation d’un modèle de crâne 3D. BMC Med Educ. 2020; 20, 395.
3. Al-Ansi AM. et coll. Analyser les développements récents de la réalité augmentée (RA) et de la réalité virtuelle (VR) dans le domaine de l’éducation. Sciences sociales et humaines ouvertes. 2022 ; 8(1), 100532.
4. Khot Z, Quinlan K, Norman GR, Wainman B. L’efficacité relative des ressources informatiques et traditionnelles pour l’enseignement de l’anatomie. Anat Sci Educ. 2013;6(4):211-215.
5. Wang PH, Wang YJ, Chen YW, Hsu PT, Yang YY. Une application de réalité augmentée (RA) améliore la fonction pulmonaire et la puissance/faisabilité de la réadaptation périopératoire chez les patients subissant une chirurgie orthopédique. Int J Environ Res Santé Publique. 2022;20(1):648.
6. Barsom, EZ, Graafland, M. & Schijven, MP Revue systématique de l’efficacité des applications de réalité augmentée dans la formation médicale. Chirurgie Endosc. 2016 ; 30, 4174-4183.
7. Bölek KA, De Jong G, Henssen D. L’efficacité de l’utilisation de la réalité augmentée dans l’enseignement de l’anatomie : une revue systématique et une méta-analyse. Représentant scientifique. 2021;11(1):15292.
8. Aland RC. et coll. Une pléthore de choix : les perspectives pratiques d’un anatomiste pour la sélection de ressources d’anatomie numérique. Apprentissage intelligent. Environ.2023 ; 10, 66.
9. Gasteiger N, van der Veer SN, Wilson P, Dowding D. Comment, pour qui et dans quels contextes ou conditions la formation en réalité augmentée et virtuelle fonctionne pour perfectionner les travailleurs de la santé : synthèse réaliste. Jeux sérieux JMIR. 2022;10(1):e31644.
10. Vera AM, Russo M, Mohsin A, Tsuda S. Plateforme de télémentorat en réalité augmentée (ART) : un essai contrôlé randomisé pour évaluer l’efficacité d’une nouvelle technologie d’enseignement chirurgical. Chirurgie Endosc. 2014;28(12):3467-3472.
11. Zhang Y, Feng H, Zhao Y, Zhang S. Explorer l’application du slicer 3D de plate-forme intégrée à l’intelligence artificielle dans l’enseignement de l’imagerie médicale. Diagnostic (Bâle). 2024;14(2):146.
12. Ackerman MJ. Le projet humain visible. Utilisation du service d’infanterie. 2022;42(1):129-136. Publié le 10 mai 2022.
13. Palumbo A. Microsoft HoloLens 2 dans le contexte médical et sanitaire : état de l’art et perspectives d’avenir. Capteurs (Bâle). 2022;22(20):7709.
14. Andreatta PB, Woodrum DT, Birkmeyer JD et al. Les compétences laparoscopiques sont améliorées grâce à la formation LapMentor : résultats d’une étude randomisée en double aveugle. Anne Surg. 2006;243(6):854-863.
15. Kantamaneni K, Jalla K, Renzu M et al. La réalité virtuelle comme retombée positive de la formation laparoscopique : une revue mise à jour. Curéus. 2021;13(8):e17239.

Lectures complémentaires