La simulation chirurgicale, la voie de l’avenir

Des interventions plus sûres grâce à l’intelligence artificielle

Une technique mise au point au Neuro pourrait un jour révolutionner l’enseignement de la chirurgie cérébrale dans le monde entier.

Sous la direction du Dr Rolando Del Maestro, professeur émérite titulaire de la chaire William-Feindel en neuro-oncologie au Neuro, une équipe de chercheurs joue un rôle de premier plan dans le perfectionnement d’un simulateur neurochirurgical à la fine pointe de la technologie.

« D’ici cinq ans, je ne vois pas comment les étudiants en neurochirurgie pourraient encore opérer des humains sans d’abord avoir été formés sur un simulateur », affirme le Dr Del Maestro, directeur du Centre de simulation neurochirurgicale et d’apprentissage en intelligence artificielle.

Les simulateurs sont employés dans le secteur de l’aviation pour la formation des pilotes et le maintien de leurs compétences. Aux États-Unis et en Irlande, les apprentis chirurgiens généraux se font la main au moyen de simulateurs à basse fidélité qui n’offrent pas autant de possibilités que les appareils conçus et testés au Centre, notamment les systèmes NeuroVR et OSSimTech.

À long terme, on souhaite obtenir des données objectives pouvant servir à évaluer les compétences des apprenants et à améliorer leur rendement. À l’instar des pilotes, les chirurgiens pourraient également devoir un jour se soumettre à l’évaluation régulière de leurs compétences sur simulateur.

« Le principal avantage d’un simulateur, c’est l’accès à de l’information impossible à obtenir seulement par l’observation d’un chirurgien à l’œuvre », explique le Dr Del Maestro. « Les données peuvent indiquer l’ensemble des forces appliquées par le chirurgien durant l’intervention – par chaque instrument utilisé, à chaque stade de l’intervention. C’est ce que nous appelons l’empreinte des forces chirurgicales. »

L’équipe du Dr Del Maestro en est venue à une conclusion intéressante après avoir étudié l’empreinte des forces chirurgicales chez des neurochirurgiens novices et chevronnés.

« Nous avons mis au point un modèle de simulation d’interventions chirurgicales en réalité virtuelle en tenant compte des deux aspects importants sur lesquels se concentrent toujours les experts : l’absence de danger et l’efficacité. Or, ce sont des éléments que les résidents ne maîtrisent pas encore parfaitement. »

L’équipe du Dr Del Maestro a mis au point (en instance de brevet) une plateforme de simulation numérique reposant sur l’intelligence artificielle (IA); axée sur l’absence de danger, elle empêche l’utilisateur de poursuivre son intervention s’il emploie une technique risquée.

« Comme un formateur, le système peut dire au chirurgien qu’il applique trop de force sur la moelle épinière, par exemple. Il fournit ensuite les données individuelles de l’étudiant en comparaison avec celles du rendement souhaité, puis présente une vidéo de la technique adéquate. L’étudiant doit être capable d’exécuter la technique sans danger pour pouvoir passer à l’étape suivante. »

À titre de neurochirurgien formé avant l’ère des simulateurs, le Dr Del Maestro est conscient des réticences que pourrait susciter l’utilisation de l’IA dans l’évaluation du rendement des chirurgiens.

« Au départ, les pilotes aussi étaient réticents à l’idée d’être évalués par des simulateurs de vol. Mais la formation et l’évaluation par simulation constituent désormais la norme dans le secteur de l’aviation à l’échelle mondiale, et elles ont amené une diminution marquée des incidents aériens. »

Ce ne serait donc qu’une question de temps avant que les simulateurs soient intégrés au cursus médical.

« Aujourd’hui, on juge qu’un neurochirurgien possède les compétences techniques requises après six années de formation spécialisée. Mais nous ne disposons pas encore de données objectives normalisées à l’appui de cette présomption. L’accès à une grande quantité de données colligées durant plusieurs années auprès de diverses universités et de chirurgiens à différents stades de leur carrière contribuera grandement à l’évaluation des compétences et, au besoin, à l’ordonnance de cours de perfectionnement. »

Le Centre de simulation neurochirurgicale et d’apprentissage en intelligence artificielle est financé en grande partie par la Fondation AO, organisme sans but lucratif de Zurich, en Suisse, voué au soutien de la recherche et de la mise au point de méthodes visant à améliorer la formation des chirurgiens spécialisés dans le traitement des lésions de l’appareil locomoteur et de la moelle épinière.

« Nous devons démontrer que la formation par simulateur permet au chirurgien d’offrir un meilleur rendement au bloc opératoire, conclut le Dr Del Maestro, et c’est précisément l’objet de notre étude actuelle. »

Centre de simulation neurochirurgicale et d’apprentissage en intelligence artificielle – Personnel

Dr Rolando Del Maestro, directeur

Dr Alexander Winkler-Schwarz, résident en neurochirurgie et étudiant au doctorat

Nicole Ledwos, étudiante à la maîtrise, Programme intégré en neurosciences, Université McGill

Nykan Mirchi, Vincent Bissonnette et Dr Recai Yilmaz, étudiants à la maîtrise, Département de chirurgie expérimentale, Université McGill

Pr Bekir Karlik, scientifique, Centre de simulation neurochirurgicale et d’apprentissage en intelligence artificielle

 

Le Neuro est un institut de recherche et d’enseignement de McGill. L’Hôpital neurologique de Montréal, qui offre des soins de haut calibre aux patients, est la pierre angulaire de la Mission en neurosciences du Centre universitaire de santé McGill. Nous sommes fiers d’être une institution Killam, soutenue par les fiducies Killam.