Mise en œuvre expérimentale des procédures d’accouchement.docinsa.insa-lyon.fr/these/2006/olaby/011_chapitre4.pdf · PPV-A » commercialisé par la société FESTO, deux distributeurs

Chapitre 4 Mise en œuvre expérimentale des procédures d’accouchement

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Chapitre 4

Mise en œuvre expérimentale des procédures d’accouchement.

4.1 - Introduction

Les essais expérimentaux développés dans ce chapitre ont, en partie, été présentés lors de IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems en 2006 [OLABY 06b] et lors de la 4th Fluid Power Net International (FPNI)-PhD Symposium en 2006 [OLABY 06a].

L’objectif de ce chapitre concerne la présentation des résultats expérimentaux obtenus lors de l’implantation des dix procédures d’accouchement décrites dans le deuxième chapitre. Ces résultats se décomposent en trois grandes parties.

Dans un premier temps, nous présentons le mode de fonctionnement du BirthSIM où il s’agit de l’apprentissage statique du geste obstétrical concernant le « toucher vaginal ». Ensuite, il s’agit de présenter des résultats expérimentaux concernant l’entraînement du personnel médical à l’accouchement eutocique. Enfin, la troisième partie est consacrée à l’entraînement à l’accouchement à l’aide de forceps.

Il est important de noter que dans cette application nous n’avons aucune contrainte forte de rapidité et précision et que toutes les commandes implantées et présentées dans ce chapitre concernent un système mono-entrée. En effet, une commande est calculée et envoyée à un distributeur proportionnel, alors que l’autre distributeur reçoit la commande de signe opposée.

4.2 - Description du banc d’essai

Le banc d’essai (simulateur d’accouchement BirthSIM) représenté sur la Figure 4.1 comporte :

un vérin linéaire pneumatique double effet à tige référencé « DSNU-25-400-PPV-A » commercialisé par la société FESTO,

deux distributeurs proportionnels pour la régulation de débit référencés « MPYE-5-M5-010B » de la société FESTO,


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un dispositif électronique, un ordinateur muni d’une carte d’acquisition dSpace, différents capteurs.

Tête du nouveau-né

2 distributeurs proportionnels

Actionneur pneumatique

Bassin maternel

Potentiomètre Capteur

d’effort

b

Figure 4.1 – Photo du banc d’essai (Simulateur d’accouchement BirthSIM)

Les deux distributeurs proportionnels et le vérin ont été présentés dans le Paragraphe

3.2. Nous décrivons ici successivement la carte d’acquisition, les capteurs et le dispositif électronique.

4.2.1 - La carte d’acquisition

La carte utilisée est une DS 1104 commercialisée par la société dSpace. Elle convient parfaitement au prototypage rapide de lois de commande. S’articulant autour du processeur MPC8240 de Texas Instrument, elle est connectée via le bus ISA d’un PC. Cette liaison permet le téléchargement de codes exécutables pour le DSP depuis le PC siège de la compilation. Le lien par bus ISA est également mis à profit pour permettre un dialogue de haut niveau en temps réel entre le DSP et les outils de supervision installés (logiciel Control Desk dans le cadre de notre étude) sur le PC. Le processeur est entièrement programmable à partir d’un langage de type schémas blocs (Simulink) grâce à l’interface software RTI (Real Time Interface) et RTW (Real Time Workshop). Les principales caractéristiques de la carte sont résumées dans le Tableau B.2 (Annexe B)

La commande des systèmes électropneumatiques se fait en général à une fréquence comprise entre 100 Hz et 1 kHz, ce qui reste compatible avec les capacités de la carte qui peuvent être atténuées lors de l’utilisation des bibliothèques de fonctions. Ainsi, il n’est pas nécessaire de modifier les routines d’entrées/sorties téléchargées à l’initialisation dans le


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processeur esclave et les temps d’attente entre les deux DSP ne sont pas contraignants face à la période d’échantillonnage.

4.2.2 - Mesures

Les variables d’état utilisées dans les différents types de commandes sont mesurées de la façon suivante :

les deux pressions sont données par des capteurs Honeywell 40PC100G1A dont les caractéristiques sont présentées par le Tableau B.3 (Annexe B) ;

la position est mesurée par un capteur à câble de type potentiomètre (capteur ASM WS10SG 500 R1K L10 M4) dont les caractéristiques sont résumées dans le Tableau B.4 (cf. Annexe B) ;

la vitesse est obtenue par une dérivation numérique de la position via un algorithme reposant sur des techniques de mode glissant d’ordre supérieur [SMAOUI 05a] ;

l’accélération est obtenue par une dérivation numérique de la vitesse [SMAOUI 05a]. Cette solution constitue une bonne alternative pour l’obtention de l’accélération. En effet, les utilisateurs d’axe de positionnement ne souhaitent pas avoir un accéléromètre monté sur une masse en déplacement, principalement à cause de son fil qui le rattache à l’électronique.

Des alimentations stabilisées sont utilisées pour alimenter les servodistributeurs et les capteurs. 4.3 - Résultats expérimentaux obtenus pour les différentes procédures d’accouchement

4.3.1 - Mode n° 1 : Apprentissage statique (mise en place automatique de la tête du nouveau-né dans une position donnée)

Nous rappelons que le simulateur BirthSIM dans ce mode est capable sur une demande de l’instructeur, de positionner automatiquement la tête en une des onze positions comprises entre –5 et +5. L’intérêt principal de ce positionnement repose sur l’apprentissage du touché vaginal. Ce mode peut être vu comme un mode d'initialisation à effectuer avant chaque simulation des dix modes présentés par la suite.

Pour réaliser ce mode, la tête du bébé est asservie en position (cf. Paragraphe 3.5.2). La Figure 4.2 montre une réponse du système à une consigne qui fait évoluer la tête en différentes positions. Chaque position correspondant à une valeur constante de consigne définie par l’instructeur. Dans l’exemple de la Figure 4.2, la tête évolue d’une position égale à 150 mm (correspondant au niveau +2) vers la position 220 mm (niveau +9). Puis, sur une demande de l’instructeur, la tête revient au niveau +2 et après au niveau +4.


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Dans cet exemple, la progression de la tête fœtale se fait via des échelons de consigne d’amplitude 1 cm.

a : Déplacement de la tête entre les niveaux 0 et +7, par pallier de 1± cm

b : Evolution de la tête du niveau +2 au niveau +3

Figure 4.2 - : Positionnement de la tête du nouveau-né par retour d’état de type 2.. DDP (position, vitesse et accélération)


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Des tests de répétabilité ont été effectués. L’erreur statique moyenne maximale observée est de l’ordre de 0.5 mm et le temps de réponse entre 10% et 90% est de l’ordre de 0.6 s. Les gains du correcteur ont été ajustés afin d’éviter tout dépassement de la consigne quelque soit la position désirée. Ces résultats sont suffisants pour les médecins. Nous n’avons donc pas cherché à améliorer ces performances statiques et dynamiques.

4.3.2 - Mode n° 2 : Simulation de la FEA (déplacement faible de la tête)

Ce mode utilise deux types de contrôle. Le premier est le suivi de trajectoire en force (cf. Paragraphe 3.5.1) et le deuxième est la régulation en vitesse (cf. Paragraphe 3.5.4).

Le passage d’un mode à l’autre peut être imposé par l’instructeur en temps réel.

1. yd ← [0] ; Fv_F← [valeur défini] 2. vd ← [ valeur défini]

FV_F ← [28 N] Ces valeurs sont définies par l’instructeur.Il est important de choisir la valeur de Fv_F inférieure au frottement sec du système électropneumatique du BithSIM. En effet ceci permet d’assurer une amplitude du déplacement constant de la tête du bébé lors des sommets de la trajectoire d’effort.

3. xsort ← [+15, +20] Cette valeur est définie par l’instructeur. Elle est comprise entre 280 mm et 330 mm (la position 130 mm correspond au niveau 0).

4. while xtr < xsort do 5. if FPd ≥ Fv_F Fv_F: une condition choisie assurant le déplacement

de la tête en passant à un instant donné d’un suivi de trajectoire en force à une régulation en vitesse ou vis versa.

6. Cl_v ← 1 ; Cl_F ← 0 7. endif 8. Cl_v ← 0 ; Cl_F ← 1 9. endwhile . 10. U1 ← [4 V],U2 ← [3.5 V] Déplacement progressif de la tête du nouveau-né à

partir d’une position xsort. Ceci permet à l’opérateur de faire sortir le nouveau-né sans résistance pneumatique.

Algorithme N° 1: Accouchement eutocique - Simulation de l’effet des FEV lors de la phase d’expulsion, déplacement faible de la tête.

Ainsi pour initialiser le système, l’instructeur :


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• fixe la position initiale via la procédure du Mode n° 1 qui permet de placer la tête à la hauteur 0 (130 mm) dans le canal vaginal ;

• défini l’amplitude du mouvement sur lequel il veut simuler la deuxième phase de l’accouchement: compris entre +15 et +20 (de 280 mm à 330 mm) ;

• défini la vitesse de progression de la tête du bébé lors des phases d’accouchement. Pour la mise en route de ce mode, l’instructeur peut appuyer sur un bouton qui

provoque l’exécution de l’Algorithme N° 1. Cet algorithme décrit la phase d'initialisation et le choix automatique du mode de commande.

L’étape 6 de l’algorithme est exécutée en commutant d’une commande par un

asservissement en effort FP à une régulation en vitesse. L’étape 8 représente le cas inverse de l’étape 6. L’étape 10 de l’Algorithme N° 1 permet de basculer d’un mode asservi à un mode où les commandes U1 et U2 sont égales à 4 V et 3.5 V respectivement. Ces valeurs permettent un déplacement progressif de la tête du nouveau-né à partir d’une position xsort. Ceci permet à l’opérateur de faire sortir le nouveau-né sans résistance pneumatique. En effet, sur les courbes de gain en pression, des distributeurs proportionnels (cf. Paragraphe 3.3.1 ), les tensions 4 V et 3.5 V, correspondent à deux pressions différentes fournissant un effort positif qui assurera la sortie de la tête progressivement. Des accélérations trop importantes seraient obtenues avec des commandes U1 =U2 = 0 V.

a : La consigne d’effort, la réponse de système, l’avancement de la tête correspondant et la commande appliquée sur le distributeur proportionnel


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b : Zoom de la consigne d’effort et de la réponse du système

Figure 4.3 -: Réalisation de la deuxième phase du travail d’un accouchement eutocique par commutation entre le suivi de trajectoire en force et la régulation en vitesse (vd=0.04 cm/s)

La Figure 4.3-b montre une réponse du système pneumatique à un couple de consignes, suivi de trajectoire en force et régulation en vitesse. La forme de la consigne d’effort simule les CU (cf. Paragraphe 2.4 ). La réponse du système a bien suivi la trajectoire de consigne en force sauf dans les intervalles de temps où la tête avance sous l’application d’une consigne constante de vitesse. Dans cette exemple, la trajectoire en effort est appliquée à la tête placée initialement au niveau 0 (cf. Figure 4.3-a). La tête avance à chaque contraction utérine.

L’amplitude du déplacement dépend de : • Fv_F : pour une valeur constante de vd , plus Fv_F sera faible plus le déplacement

commencera tôt et finira tard et aura donc une amplitude importante ; • vd : pour une valeur constante de Fv_F., plus vd sera important plus l’amplitude

du déplacement sera également importante. Le réglage de Fv_F est délicat car les frottements secs sont fonction de

nombreux paramètres (position, pression, température, qualité de l’air,……). Pour limiter l’évolution des frottements secs, il est important de veiller : • au bon état de surface de la tige du vérin, • à la qualité de l’air et donc de changer régulièrement le filtre du détendeur, • au positionnent du capteur potentiomètre, • à la bonne fixation du capteur d’effort.


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Afin d’éviter les mouvements de la tête du nouveau né lors des phases d’asservissement en effort, le seuil Fv_F de commutation doit être inférieur aux frottements secs. De nombreux essais expérimentaux nous ont permis d’identifier la valeur minimale du frottement sec qui est de 32 N. Afin de se donner une marge de sécurité Fv_F est réglé à 28N. Cette valeur peut évoluer dans le temps et reste ajustable en ligne par l’instructeur.

La Figure 4.3-a montre une progression de la tête égale à 0.45 cm pendant 6 s (1 cm égal à un niveau) pour chaque contraction de FEA et pour une consigne de vitesse égale à 0.075 cm/s. La deuxième phase d’un accouchement dans ce cas, peut durer une heure et quarante minutes (tacc-sim = 100 min, cf. Paragraphe 2.4.1) en supposant que la deuxième phase se termine lorsque la sommet de la tête est au niveau +16. La Figure 4.4 présente un déplacement de 1 cm pendant le sommet de la FEA qui dure 10 s et pour une vitesse égale à 0.1 cm/s. L’accouchement dure, dans ce cas, 40 min pour la même hypothèse (la deuxième phase se termine au niveau +16). La Figure 4.5 montre une progression égale à deux niveaux par contraction utérine. La durée de l’accouchement dans ce cas est de 20 min.

Les Figure 4.3, 4.4 et 4.5, présentent également la commande appliquée à un des deux distributeurs proportionnels, l’autre commande étant de signe opposé (cf. chapitre 3). Il est important de noter qu’aucune saturation sur la commande n’apparaît ce qui signifie que nous ne somme pas aux limites du système. Cette remarque est valable pour tous les essais présentés dans ce chapitre.

Figure 4.4 -: Réalisation du Mode n° 2 : Simulation de la FEA (déplacement faible de la tête), par commutation entre le suivi de trajectoire en force et la régulation en vitesse

(vd =0.1 cm/s)


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Figure 4.5 -: Réalisation du Mode n° 2, par commutation entre le suivi de trajectoire en force et la régulation en vitesse (vd =0.2 cm/s)

4.3.3 - Mode n°3 : Simple synchronisation de (FEA + FEV) (déplacement moyen de la tête)

Nous rappelons que l’intérêt supplémentaire de ce mode par rapport au mode précédent est que ce mode conduit à souligner l’importance du concept de simple synchronisation (cf. Paragraphe 2.5.1). Ce mode utilise deux types de contrôle : le suivi de trajectoire en force et la régulation en deux vitesses différentes (faible et grande) (cf. Paragraphe 3.5.4).

Ainsi, pour initialiser le système dans ce mode, l’instructeur : • place la tête à un des niveaux +3,+4 ou +5 dans le canal vaginal, par

asservissement en position via la procédure du Mode n° 1, • défini les deux vitesses (vd-faible ,vd-grande) de progression de la tête du bébé lors

des phases d’accouchement, • défini l’amplitude du mouvement sur lequel il veut simuler la deuxième phase

de l’accouchement: compris entre +15 et +20 (de 280 mm à 330 mm). Ce mode commence après que l’instructeur ait sélectionné le suivi de trajectoire en

effort. Lorsque l’effort FP atteint la valeur FV_F (FV_F =28 N), l’Algorithme N°2 permet de sélectionner automatiquement le suivi de trajectoire en effort ou la régulation en vitesse. Seule l’étape 6 diffère de l’Algorithme N°1. Cette étape 6 permet de basculer automatiquement du suivi de trajectoire en force vers,

soit la régulation en vitesse assez grande (vd-grande =0.11 cm/s par défaut) si le concept de simple synchronisation est respecté,


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soit la régulation en vitesse faible (vd-faible =0.06 cm/s par défaut) si le concept de simple synchronisation n’est pas maîtrisé.

1. xd ← [+3,+5] Cette valeur est laissée au choix de l’instructeur 2. vd-faible ← [valeur défini] ;

vd-grande ← [valeur défini] FV_F ← [28 N] Fseuil← [valeur défini]

Ces valeurs sont définies par l’instructeur

3. xsort ← [+15,+20] Cette valeur est laissée au choix de l’instructeur 4. while xd < xsort do 5. | if FPd ≥ FV_F 6. | | Cl_F ← 0;

| | vd ← [vd-faible] | | Cl_v ← 1

Basculer du suivi de trajectoire en effort à la régulation en vitesse faible

| | if (FEV+FEA) ≥ Fseuil | | | vd ← [vd-grande] | | endif

Le concept de simple synchronisation est respectéRégulation en vitesse assez grande

7. | endif 8. | Cl_v ← 0 ; Cl_F ← 1 Sélection du suivi de trajectoire en effort 9. endwhile

10. U1 ← [4 V],U2 ← [3.5 V] Déplacement progressif de la tête du nouveau-né à partir d’une position xsort. Ceci permet à l’opérateur de faire sortir le nouveau-né sans résistance pneumatique.

Algorithme N° 2 : Accouchement eutocique - Simulation de l’effet des FEA et FEV lors de la phase d’expulsion, déplacement moyen de la tête


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a : La consigne d’effort, la réponse de système, l’avancement de la tête correspondant et la commande appliquée sur le distributeur proportionnel

b : Zoom sur la consigne d’effort et sur la réponse du système

Figure 4.6 - Réalisation de la deuxième phase du travail d’un accouchement eutocique (quand la femme peut pousser ) par choix entre le suivi de trajectoire en force et

la régulation à différentes vitesses (vd-faible =0.06 cm/s, vd-grande =0.11 cm/s)


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La Figure 4.6-b montre une réponse du système pneumatique à une consigne de trajectoire en force. Par rapport à la Figure 4.3-b, prés des deuxième et troisième sommets, un signal supplémentaire est ajouté en temps réel afin de simuler la force expulsive volontaire (FEV) (cf. Paragraphe 2.4.2 ). L’opérateur doit sentir le changement d’effort résistant dû aux CU et en conséquent demander à la femme de pousser à chaque CU. La courbe d’effort peut également s’afficher sur un écran devant l’opérateur (par les jeunes obstétriciens) pour l’aider à bien effectuer la synchronisation. A partir de la deuxième contraction de CU (cf. Figure 4.6-a), l'opérateur a essayé d’effectuer la synchronisation des FEA et des FEV (application du concept de simple synchronisation) en demandant de «Poussez Madame», mais soit :

• il n’a pas réussi à choisir le bon moment parce qu’il a demandé trop tard de pousser dans l’exemple figuré,

• soit la femme n’a pas respecté le demande de l’opérateur. En revanche, lors de la troisième CU (cf. Figure 4.6-a), l'opérateur a bien effectué le

concept de simple synchronisation. La réponse du système pneumatique (cf. Figure 4.6) a bien suivi la trajectoire de consigne d’effort sauf dans les intervalles de temps où la tête avance sous l’application d’une consigne de vitesse. Dans l’exemple de la Figure 4.6, la trajectoire en effort est appliquée à la tête posée au niveau +5. La tête avance de 0.25 cm lors de la première et la deuxième CU. Puis, la tête avance de 1.2 cm lors de la troisième contraction de CU. L’amplitude de ce déplacement (cf. Figure 4.6-b) dépend de la valeur de Fv_F et les deux valeurs de consigne de vitesse vd-faible, et vd-grande.

4.3.4 - Mode n° 4 : Simple synchronisation de (FEA + FEV) (déplacement très important de la tête)

Ce mode utilise deux types de contrôle : le suivi de trajectoire en effort reconstruit FP (cf. Paragraphe 3.5.1) et la régulation en position.

Le suivi de trajectoire en force permet d’évaluer la force appliquée à la tête du bébé afin de simuler les contractions utérines. La régulation en position permet de maintenir en une position xmal bloquée la tête du bébé lorsqu’il sort trop vite en déchirant le périnée et donc de rester à ce niveau (xmal bloquée). Le passage d’un mode à l’autre peut être imposé automatiquement en temps réel par l’Algorithme N°3.

Ainsi pour initialiser le système, l’instructeur : • fixe la position initiale via la procédure du Mode n° 1 qui permet de placer la

tête à la hauteur +5 ou +6 dans le canal vaginal ; • définit la position à laquelle la tête du nouveau-né se déplace rapidement si

cette tête est mal bloquée par la sage-femme. Pour la mise en route de ce mode, l’instructeur peut appuyer sur un bouton qui

provoque le début de la simulation des CU (cf. étape 4 de l’Algorithme N°3). Cet algorithme décrit la phase d'initialisation et le choix automatique du mode de commande.


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1. xd ← [+5, +6] Cette valeur est laissée au choix de l’instructeur 2. xmal bloquée ← [valeur défini à

partir de +11]

3. Cl_x ← 1 Déplacer la tête à la position initiale 4. Cl_F ← 1 Commencer la simulation des CU en suivi de

trajectoire en effort 5. While FEV=1 do En demandant de «poussez Madame » 6. | If xtr ≥ xmal bloquée

| | | |

Si la sage-femme n’arrive pas à maintenir la tête avant qu’elle sorte rapidement et qu’elle s’approche du niveau xmal bloquée.

7. | | xd ← [xmal bloquée] | | Cl_F ← 0 | | Cl_x ← 1 | |

Le système électropneumatique positionne la tête au niveau xmal bloquée par régulation en position, pour qu’elle ne continue pas à se déplacer sous l’augmentation de la pression PP (cf. chapitre 3).

8. | | if FP Fd | | | Cl_F ← 1 | | | Cl_x ← 0 | | endif

Pour retourner en suivi de trajectoire en effort lorsque la femme s’arrête de pousser.

9. | endif 10. endwhile

Algorithme N° 3 : Accouchement eutocique - Simulation de l’effet des FEA et FEV lors de la phase d’expulsion, déplacement très important de la tête.

La Figure 4.7 montre une réponse du système pneumatique à un couple de consigne,

suivi de trajectoire en force et régulation en position. La forme de la consigne d’effort simule les CU (cf. Figures 2.7& 2.9). La réponse du système a bien suivi la trajectoire de consigne en force sauf dans les intervalles de temps (cf. Figure 4.7-b) :

• où la tête avance sous l’application du concept de simple synchronisation, t ∈ [151.5, 152.6] s,

• où la tête asservie en position sous l’application d’une consigne constante égale à 11 cm, t ∈ [152.6, 163] s.

Dans cet exemple, la trajectoire en effort est appliquée à la tête posée au niveau xd =+6. La tête n’avance pas sous l’effet de la première contraction utérine. Donc, l’opérateur doit essayer de synchroniser la FEA et la FEV. L’opérateur dit «poussez Madame» pour l’arrivée de la deuxième CU, ce qui adresse au système un signal de consigne entraînant un déplacement complémentaire de la tête. L’opérateur sent bien le changement d’effort dû à la FEV qui a une valeur importante dans ce cas et par conséquent, il demande à la femme d’arrêter de pousser immédiatement. La femme respecte la demande et il n’y a plus de FEV après de 10 s. En effet, l’opérateur pendant les 10 s a réussi à empêcher progressivement la


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sortie de la tête en la maintenant au niveau +7.5 cm. En revanche, lors de la troisième contraction de CU (cf. Figure 4.7-a), l'opérateur n’est pas arrivé à maintenir la tête en position lorsqu’il effectue le concept de simple synchronisation. La tête avance rapidement du niveau +7.5 cm au niveau +11 cm. Cette longue et rapide progression cause un grand problème in vivo.

a : Couple de consignes, suivi de trajectoire en force et régulation en position, l’avancement de la tête correspondant et la commande appliquée au distributeur proportionnel


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b : Zoom sur les consignes d’effort et de position et les réponse temporelles.

Figure 4.7 - Réalisation de la deuxième phase du travail d’un accouchement eutocique quand la femme pousse fort ) par choix entre le suivi de trajectoire en force et la régulation en position.

4.3.5 - Mode n° 5 : Extraction par forceps facile - Simple synchronisation de (FEA + FEI)

Pour réaliser ce mode, la tête du bébé est asservie en fonction de l’effort de pression reconstruit FP=S1P1-S2P2. Ainsi, pour initialiser le système, l’instructeur :

• fixe la position initiale xd via la procédure du Mode n° 1, • définit l’amplitude du mouvement sur lequel il veut simuler la deuxième phase

de l’accouchement : compris entre +15 et +20 (de 280 mm à 330 mm). L’Algorithme N°4 décrit ci-dessous, représente la phase d'initialisation des Mode n° 5

et n°6 ainsi que du choix du mode de commande.

1. xd ← [+1,+5] Cette valeur est laissée au choix de l’instructeur 2. xsort ← [+15,+20] Ces valeurs sont définies par l’instructeur 3. while xd < xsort do 4. Cl_F ← 1; 5. endwhile 6. U1 ← [4 V],U2 ← [3.5 V] Déplacement progressif de la tête du nouveau-né à

partir d’une position xsort. Ceci permet à l’opérateur de faire sortir le nouveau-né sans résistance pneumatique

Algorithme N°4 : Génération de consigne en effort reconstruit lors d’un accouchement instrumental par forceps facile (Modes n°5 et n°6)


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La Figure 4.8 montre une réponse du système pneumatique à une consigne de force

appliquée à la tête du nouveau-né. La forme de cette consigne d’effort simule les CU (cf. Figures 2.7& 2.9). Dans l’exemple de la Figure 4.8, la trajectoire en effort est appliquée à la tête placée au niveau 0. Si l'opérateur peut bien effectuer la synchronisation de chaque CU avec la traction de la tête par un forceps, alors la tête avance à chaque CU. L’amplitude du déplacement dépend de la qualité de synchronisation effectuée et de l’effort de traction appliqué par l’opérateur. La Figure 4.8 montre une progression égale à deux niveaux pour chaque synchronisation de la FEA et de la FEI.

La réponse du système a bien suivi la trajectoire de consigne en effort sauf dans les intervalles de temps où la tête avance du fait de l’effort instrumental (cf. Figure 4.8). Par exemple à t=109 s (cf. Figure 4.9) l’obstétricien tire la tête à l’aide des forceps ce qui provoque immédiatement une diminution de FP (la pression PN augmente et PP diminue). Mais le système électropneumatique est en suivi de trajectoire en effort, l’influence de cette perturbation est atténuée par la boucle de retour en augmentant la commande U1 jusqu’à 5.4V (cf. Figure 4.9-c). Le gain du correcteur peut être augmenté si l’on désire diminuer l’amplitude de variation de l’effort FP (égale à 6 N sur la Figure 4.9-a). Ce gain a un effet immédiat sur la raideur du système. L’intérêt d’avoir un système pneumatique réside dans le fait de pouvoir régler facilement cette raideur. Les tests n’ont pu être effectués de manière quantitative puisque les médecins ne sont pas capables de quantifier les forces de traction et de résistances mises en jeu lors d’un forceps. Par contre, leur expérience a été très utile pour régler la valeur du gain de retour en effort pour qu’ils perçoivent au mieux via le simulateur BirthSIM les sensations qu’ils ont l’habitude de ressentir en salle d’accouchement. Comme très souvent dans ces travaux, les phases de réglage des paramètres de la loi de commande ne peuvent être effectuées qu’avec le praticien hospitalier. Cette démarche peut paraître frustrante dans le cadre des travaux d’un automaticien. La démarche classique qui consiste à faire du placement de pôle ne peut être appliquée. Le cahier des charges définit par le spécialiste médical ne peut être établi qu’expérimentalement de manière quantitative via de nombreuses informations binaires ¨plus¨ ou ¨moins¨ raide, ¨plus¨ ou ¨moins¨ fort, ¨plus¨ ou ¨moins¨ d’amplitude, ¨plus¨ ou ¨moins¨ vite.

Donc à t=109 s la traction instrumentale fait avancer la tête du niveau +2 jusqu’au +4. Ce scénario peut être répété prés de chaque sommet des contractions utérines si l’opérateur retire la tête de nouveau-né.


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a : Consigne et réponse en effort

b : Déplacement de la tête correspondant c : Commande U1 appliquée sur le distributeur proportionnel

Figure 4.8 - : Réalisation d’un forceps facile par suivi de trajectoire en force, simple synchronisation de (FEA + FEI).

a : Consigne et réponse en effort

b : Déplacement de la tête correspondant c : Commande U1 appliquée sur le distributeur proportionnel

Figure 4.9 - : Zoom de la deuxième CU lors de la réalisation d’un forceps facile, simple synchronisation de (FEA + FEI).


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4.3.6 - Mode n° 6 : Extraction par forceps facile - Double synchronisation de (FEA+FEV+FEI)

La phase d'initialisation de ce mode ainsi que du choix de l’asservissement en fonction de l’effort de pression reconstruit FP=S1P1-S2P2 sont décrits dans le Mode n°5. En effet, ce mode permet de simuler un forceps avec les conditions énumérées dans le Mode en ajoutant au moment où l’opérateur dit «pousser Madame», un signal entraînant une diminution de l’effort que doit fournir l’opérateur à l’aide des forceps (cf. Paragraphe 2.7.3.1.2).

La Figure 4.10 montre une réponse du système pneumatique à une consigne d’effort identique à celle de la Figure 4.8, en ajoutant prés de chaque sommet un signal presque carré afin de simuler la force expulsive volontaire (FEV) (cf. Figures 2.7 & 2.9). Ce signal supplémentaire fait diminuer la force associée à la tête de nouveau-né.

• Pour la première contraction de la Figure 4.10, l'opérateur a bien effectué la synchronisation de la FEA et la FEV en demandant de «poussez Madame». Mais la somme des deux efforts n’est pas suffisante pour faire avancer la tête (cf. Figure 4.10).

• A partir de la deuxième CU l’opérateur réussit à appliquer le concept de double synchronisation ce qui provoque le déplacement de la tête pour chaque synchronisation. En effet, la Figure 4.10 montre une amplitude du déplacement égale à cinq niveaux (de niveau 0 au niveau +5) pour la deuxième CU et une amplitude de progression égale à trois niveaux (de niveau +5 au niveau +8) pour la dernière CU affichée.

En effet, en absence de la FEI, l’effort a bien suivi la trajectoire de consigne. Dés que

l’opérateur exerce un effort sur la tête à l’aide des forceps (à t=93.7 s dans l’exemple de Figure 4.11 -a) l’effort FP diminue. Le système électropneumatique asservi en effort reconstruit répond à cette perturbation qui est atténuée par la boucle de retour via une augmentation de la commande U1 jusqu’à 5.55V (cf. Figure 4.11 -b). Le gain du correcteur peut être augmenté pour diminuer l’amplitude de variation de l’effort (égale à 8N sur la Figure 4.11 -a). La traction instrumentale fait avancer la tête du niveau 0 jusqu’au niveau +5. Ce scénario peut être répété prés de chaque sommet des contractions utérines si l’opérateur réussit à effectuer la double synchronisation.


147

Figure 4.10 - : Réalisation d’un forceps facile par suivi de trajectoire en force FP, double synchronisation de (FEA+FEV+FEI).

a : La consigne d’effort, la réponse et l’avancement de la tête correspondant


148

b : La commande U1 appliquée sur le distributeur proportionnel

Figure 4.11 -: Zoom de la deuxième CU, forceps facile, double synchronisation de (FEA+FEV+FEI)

4.3.7 - Mode n° 7 : Extraction par forceps difficile - Simple synchronisation de (FEA + FEI)

Pour réaliser les modes 7 à 10, le système électropneumatique du BirthSIM est asservi en position. La consigne appliquée dans ces quatre modes est donnée par l’Algorithme N°5. Le principe de base de cet algorithme consiste à empêcher des va-et-vient du nouveau-né dans le canal vaginal. Ceci peut arriver en pratique mais dans notre cas, un seuil (Marche-sim) a été défini pour assurer une progression par pallier du nouveau-né.

Dans le cas d’un accouchent instrumental, si l’opérateur arrive à effectuer la simple synchronisation (dans le Mode n° 7) ou la double synchronisation (dans le Mode n° 8) alors la tête avance au moins d’un niveau (1 cm) pour atteindre la nouvelle position. La nouvelle consigne de position aura alors une nouvelle valeur qui sera égale à la nouvelle position occupée par la tête. Voici l’algorithme :

1: Marche-sim ← [1 cm] Amplitude d’augmentation de la consigne de position égale

à 1 cm (un niveau), réglable hors ligne (en simulation) 2: xsort ← [+15, +20] Niveau auquel la tête sort complètement du bassin, fixé par

l’instructeur 3: xinstru Position instantanée de la tête soumise à la traction

instrumentale (forceps par exemple). Elle est mesurée par le capteur de position en temps réel


149

4: Cl_x ← 1 Activation de l’asservissement en position 5: Kx (variable) ← 1 L’intervalle du changement des valeurs Kx est capital pour

distinguer les modes n° 7, n° 8, n° 9 ou n° 10 6: xd ← [-5, +5] Valeur initiale de la consigne en position désirée 7: while xd < xsort do 8: | if xinstru -xd ≥ marche-sim 9: | | xd = xd + marche-sim

10: | endif 11: endwhile 12: U1 ← [4 V],U2 ← [3.5 V] Déplacement progressif de la tête du nouveau-né à partir

d’une position xsort. Ceci permet à l’opérateur de faire sortir le nouveau-né sans résistance pneumatique

Algorithme N° 5: Génération de consigne en position lors d’un accouchement instrumental par forceps difficile

Ainsi, pour initialiser le système, l’instructeur : • définit l’amplitude d’augmentation de la consigne de position Marche-sim, • définit l’amplitude du mouvement sur lequel il veut simuler la deuxième phase de

l’accouchement: compris entre +15 et +20 (de 280 mm à 330 mm), • fixe la valeur initiale de la consigne désirée xd correspondant à la hauteur du choix

de l’instructeur pour positionner la tête dans le canal vaginal (cf. Paragraphe 4.3.1 - ).

Pour la mise en route d’un des modes numérotés de 7 à 10, l’instructeur doit définir l’intervalle de changement de Kx. Puis, il peut appuyer sur un bouton qui provoque l’exécution des boucles while et if de l’Algorithme N°5. L’étape 10 de cet algorithme est identique à l’étape 10 de l’algorithme numéro1.

Une première idée pour réaliser le Mode n° 7 serait d’effectuer la même démarche que pour le Mode n° 5 en limitant l’amplitude des CU. Hélas cette amplitude est faible, l’intensité vraie sur la courbe de la Figure 4.8 n’est que de 15 N ce qui nous laisse que très peu de marge de manœuvre. Des essais expérimentaux n’ont pas validés cette méthode. Ainsi, la simulation de forceps difficile a été effectuée par une autre approche. Il s’agit non plus de réaliser un suivi de trajectoire en effort (égale aux CU) mais d’asservir en position la tête du bébé avec un gain de retour en position variable. Ceci permet de faire varier la raideur du système et de rendre l’extraction par forceps plus facile lorsque le gain de retour en position (Kx) est plus faible.

Après avoir mis en place la tête dans une position fixée par l’instructeur via un retour en position avec un gain Kx constant (cf. Paragraphe 4.3.1 - ), la valeur de Kx n’est plus constante. Ce gain a des valeurs comprises entre [30,70], la Figure 4.12 présente la forme de cette évolution.


150

La courbe présentée dans la Figure 4.13 peut être considérée comme l’évolution des contractions utérines après avoir inversé la courbe de Kx (cf. Figure 2.7).

Figure 4.12 - : Le gain Kx du régulateur proportionnel pour assurer le Mode n°7

Figure 4.13 - : Les contractions utérines obtenues par inversion de la courbe du gain Kx présentées sur la Figure 4.12

La consigne de position évolue selon l’Algorithme N°5. Dans le Mode n° 7, le rôle de l’obstétricien est de synchroniser au mieux la courbe

présentée dans la Figure 4.13 (en considérant que la forme de cette courbe simule la FEA) et la force de traction qu’il applique sur la tête. En effet, l’opérateur doit appliquer un effort de traction prés de chaque sommet de la courbe de la Figure 4.13 (quand le gain Kx a des faibles valeurs (cf. Figure 4.12) pour qu’il puisse faire avancer la tête au moins d’un niveau). Sinon, quand ce gain a des grandes valeurs (auteur de 70), l’opérateur ne peut jamais arriver à faire avancer la tête d’un niveau sur un axe horizontal car le système est asservi en position. Dans le cadre de ces essais l’instructeur peut voir en temps réel si l’opérateur exerce une traction instrumentale lors des pics de la FEA. L’opérateur devra être, aux premiers essais, capable d’effectuer cette synchronisation à partir des informations données par la courbe de la Figure 4.13, tracée sur un écran. Cet opérateur devra être capable d’effectuer la synchronisation uniquement à partir d’information tactile.


151

Figure 4.14 - : Réponse du système pneumatique du BirthSIM, lors de la réalisation d’un forceps difficile

Figure 4.15 - : Zoom de la courbe Kx, la commande U1, la réponse et la consigne en position du système pneumatique pour la deuxième CU, lors de la réalisation d’un forceps difficile

pour s’entraîner au concept de simple synchronisation (FEA+FEV)


152

La Figure 4.14 montre une réponse du système pneumatique à une consigne qui fait évoluer la tête en position. Cette consigne suit l’Algorithme N°5. En effet, la réponse du système pneumatique, présentée sur la Figure 4.14, montre que l’opérateur n’a pas appliqué de force instrumentale lors du premier sommet de la courbe de la Figure 4.13. Par contre, au deuxième sommet (t=103 s cf. Figure 4.15), l’opérateur a commencé à tirer, ce qui provoque la progression de la tête. Dés que le sommet de la tête arrive au niveau +5 à t=106 s, la consigne en position est incrémentée d’un niveau (cf. Paragraphe 4.3.1 - ). La consigne appliquée au système devient égale à 180mm (correspondant au niveau +5). L’opérateur continu à tirer à l’aide des instruments jusqu’à l’arrivée de la tête au niveau +6 à t=107.5 s. De la même manière, la consigne est incrémentée d’un niveau et devient égale au niveau +7 à t=109.5 s. En conséquence, la Figure 4.14 montre un avancement de trois niveaux du nouveau-né soumis à la traction instrumentale par l’opérateur. Ce scénario peut être répété prés de chaque sommet des contractions utérines si l’opérateur peut appliquer le concept de simple synchronisation. La Figure 4.14 présente également le déplacement de la tête jusqu’à son arrivée au niveau +11 après avoir appliqué la simple synchronisation.

4.3.8 - Mode n° 8 : Extraction par forceps difficile - Double synchronisation de (FEA+FEV+FEI)

Nous rappelons que dans ce mode, l’effort associé à la tête (pour la faire sortir) est plus fort que dans le Mode n° 6. Le système électropneumatique est commandé en position (cf. Paragraphe 3.5.2) sur les mêmes conditions que celles énumérées dans le Mode n° 7 (la même consigne (cf. Algorithme N°5) et avec un gain Kx variable). La seule différence entre ce mode et le mode précédent concerne l’ajout des FEV afin d’effectuer la double synchronisation (cf. Paragraphe 2.7.3.2.2).

Pour réaliser ce mode, le gain du régulateur proportionnel Kx n’est pas constant (cf.

Figure 4.16). Il peut avoir des valeurs entre 5 et 70. Les valeurs faibles de Kx entraînent une diminution de l’effort développé à la tête du nouveau-né. Cette diminution plus grande que celle présentée dans le mode précédant (quand Kx s’approche des valeurs faibles autour de 20). En effet, l’effort de traction fourni par l’opérateur peut prendre trois intensités différentes : forte, modérée ou faible, ce qui est simulé en diminuant le gain Kx. La courbe de Kx présentée dans la Figure 4.17 peut être considérée comme l’opposé de la (FEV+FEA) (cf. Figure 2.9).


153

Figure 4.16 - : Le gain Kx du régulateur proportionnel pour assurer le Mode n°8

Figure 4.17 - : La FEA et la FEV obtenus

Les courbes présentées sur les Figure 4.17 & Figure 4.18 montrent que l’application du concept de double synchronisation est bien effectuée par l’opérateur (cf. Paragraphe 2.5 ) trois fois successivement. En effet, la réponse du système pneumatique montre que l’opérateur a demandé de «poussez Madame » dès qu'il voit la courbe de la Figure 4.17 se rapprocher du sommet de la première forme de la CU. Pendant cette période de la FEV, le jeune obstétricien a effectué la traction expérimentale ce qui a provoqué l’avancement de la tête de 4 niveaux. Ce scénario peut être répéter par l’opérateur pour la prochaine CU sur une nouvelle demande de «poussez Madame ». La Figure 4.18 montre une progression de la tête de cinq niveaux en appliquant de nouveau la double synchronisation. Le troisième effort expulsif présente l’arrivée de la tête au niveau +20. Dans ce cas, la valeur de ysort choisie par l’instructeur est égale à +20, l’arrivée au niveau +20 permet de basculer d’un mode asservi à un mode où les commandes U1 et U2 sont égales à 4 V et 3.5 V respectivement. Ceci permet à l’opérateur de faire sortir le nouveau-né sans résistance pneumatique.


154

Figure 4.18 - : La réponse et la consigne de position lors de la réalisation d’un forceps difficile pour s’entraîner au concept de double synchronisation (FEA+FEV+FEI)

Figure 4.19 - : Zoom de Kx, la commande U1, la réponse et la consigne du système pour la première CU, lors de la réalisation d’un forceps difficile

pour s’entraîner au concept de double synchronisation (FEA+FEV+FEI)

La Figure 4.19 présente un zoom du gain du régulateur proportionnel Kx, la commande U1 appliquée sur un des deux distributeurs proportionnels et la consigne en


155

position pour l’application du concept de double synchronisation lors de la première CU. La procédure de génération de consigne (cf. Figure 4.15) est la même qu’au mode précèdent.

4.3.9 - Mode n° 9 : Extraction par forceps très difficile

Le système électropneumatique du simulateur BirthSIM peut développer un effort plus important (que celui développé dans les Modes n° 7 & n° 8) sur la tête du bébé en prenant en compte les deux conditions suivantes :

• en respectant les conditions énumérées dans les Modes n° 7 & n° 8 concernant le type d’asservissement du système et la procédure appliquée à la consigne ;

• en faisant changer la courbe présentant le gain Kx du correcteur dans un intervalle moins court [40,70] que dans les Modes n° 7 & n° 8.

4.3.10 - Mode n° 10 : Tentative d’extraction par forceps impossible

Si la courbe de Kx (cf. Figure 4.12 & Figure 4.16) évolue dans l’intervalle [60,70] pendant le travail d’un accouchement, la traction que doit appliquer l’obstétricien à l’aide des instruments devient impossible. Le tableau ci-dessous résume pour les différents problèmes posés par les médecins les 10 procédures que nous proposons comme solutions.

Déplacement très important de la tête-FEV Fort N° 4 Effort/Position

Apprentissage statique

App

rent

issa

gedy

namique

Effort/Vitesse.

Simulation de la FEA (FEV absente)

Simple synchronisation de FEA et FEV.

Effort. Simple synchronisation de FEA et FEI N° 5

Double synchronisation de FEA, FEV et FEI N° 6Forceps facile

Simple synchronisation de FEA et FEI N° 7

Double synchronisation de FEA, FEV et FEI N° 8Forceps difficile

N° 9Forceps très difficile

Forceps impossible N° 10

Problèmes Solutions

Position.

PositionMise en place de la tête dans une position donnée N° 1

Procédure

ProcédureAlgorithme de

Commande

Tester les réflexes de sage femme en évitant la déchirure du périnée

Déplacement moyen de la tête-Cas normal N° 3

Entraîner au diagnostic obstétrical - Toucher vaginal

Acc

ouch

emen

t inst

rumen

tal pa

r fo

rcep

s.Acc

ouch

emen

teu

tociqu

e Déplacement faible de la tête N° 2Simulation de la

FEA (FEV absente)

Tableau 4.1 : Récapitulatif des 10 procédures


156

4.4 - Proposition d’évaluation du personnel médical sur le BirthSIM

4.4.1 - Introduction

L’objectif de cette proposition est double. Il s’agit d’une part, de valider le 1er et le 3éme mode de fonctionnement (cf. Paragraphe 2.7) du BirthSIM en analysant les résultats obtenus par différents opérateurs. D’autre part, il s’agit d’établir une fiche d’examen ayant pour but de noter chaque opérateur. Cette fiche peut être utilisée en formation ou en période d’activité :

- lors d’une épreuve pratique dans une école de formation : école de sage- femme par exemple,

- lors d’une évaluation annuelle dans un hôpital ou une maternité, le public concerné est dans ce cas plus varié : sage-femme, interne, assistant, praticien hospitalier.

A plus long terme cet examen pourrait devenir obligatoire avant d’effectuer les gestes médicaux in vivo.

Des essais réalisés sur le BirthSIM par Dupuis [DUPUIS 05a], ont montré que le diagnostic de la hauteur de la tête fœtale est très difficile. De manière quantitative ces erreurs sont supérieures à 50% des tests effectués par les internes et restent importantes (supérieures à 36 % des tests effectués) lorsque le geste est réalisé par des médecins expérimentés. Lors du toucher vaginal, l’opérateur doit examiner le bassin pour retrouver les repères anatomiques (épines sciatiques, sacrum, coccyx) et la tête fœtale (sutures et fontanelles) et donc l’appréciation de la hauteur de présentation. De plus, le toucher vaginal permet d’une manière générale à l’obstétricien d’apprécier quel type d’extraction sera utilisé en cas d’arrêt de progression de la tête fœtale (césarienne ou extraction instrumentale).

L’examen du toucher vaginal est résumé par le mode n° 1. Le mode n° 3 permet de simuler et d’apprendre l’importance de réaliser la simple synchronisation (cf. Paragraphe 2.5.1).

Au cours de ces essais de validation qui comprennent essentiellement les modes n° 1 et n° 3, nous souhaitons également tester l’apprentissage des gestes obstétriques par les jeunes obstétriciens : manœuvre de Ritgen, l’ampliation du périnée et l’utilisation du gel. Nous souhaitons également que les opérateurs maîtrisent l’aspect anatomique de la tête fœtale : détectent les fontanelles, repèrent les sutures et donnent leur avis sur l’existence d’une bosse ou non et surtout, quantifient la présentation de la tête (cf. Paragraphe 2.2.2).

4.4.2 - Ampliation du périnée

Pendant la deuxième phase d’accouchement, le dégagement de la tête du fœtus se caractérise essentiellement par :

un changement de direction de la progression de la tête (cf. Figure 4.20), un changement d’attitude de la tête (cf. Figure 4.21), une ampliation du périnée.


157

Puisque la tête doit vaincre la résistance du releveur par poussées successives, le périnée va céder, le raphé ano-coccygien s’allonge, l’anus s'entrouvre, le périnée antérieur se bombe, et dans le même temps, le coccyx est rétro pulsé, transformant le diamètre coccyx sous-pubien de 9,5 cm à 11 cm. Pour permettre une meilleure ampliation du périnée, la main de l’opérateur doit alors intervenir.

Du point de vue des muscles, la tête fœtale va successivement provoquer l’ampliation vaginale, écarter les lèvres de la fente des releveurs, modifier le périnée et enfin, distendre l’orifice vulvaire. Ce passage ainsi développé en longueur et en largeur est dénommé l’infundibulum périnéo-vulvaire de FARABEUF (cf. Figure 4.221).

Figure 4.20 - Dégagement de la tête fœtale : progression et changement de direction

Figure 4.21 –Dégagement de la tête fœtale : changement d’attitude [MERGER 95]

1 http://www.uvp5.univ-paris5.fr/campus-gyneco-obst/cycle3/MTO/poly/18005ico.asp

http://www.uvp5.univ-paris5.fr/campus-gyneco-obst/cycle3/MTO/poly/18005ico.asp


158

Figure 4.22 - Ampliation périnéale montrant l'infundibulum périnéo-vulvaire de FARABEUF (vue inférieure)

4.4.3 - Manœuvre de Ritgen

Il est conseillé d'appliquer la manœuvre de Ritgen lorsque la tête du nouveau-né est sortie d’environ 8 cm [PILLITTERI 98]. Au moment où la tête se défléchit progressivement, la nuque prend appui sous la symphyse (cf. Figure 4.21-D). La manœuvre de Ritgen consiste à retenir la tête fœtale d'une main et à aller chercher le menton de l'autre main en protégeant le périnée [PILLITTERI 98] (cf. Figure 4.23). Cette manœuvre permet au praticien de faciliter la phase d’expulsion. Ce geste permet d’aider le fœtus et d’assurer son extraction par le plus petit diamètre du crâne (cf. Figure 4.24) [PILLITTERI 98].

Figure 4.23 - Réalisation de la manœuvre de Ritgen, [PILLITTERI 98]


159

Figure 4.24 -

A. Flexion complète de la tête permettant d’entrer dans le bassin obstétrical par le plus petit diamètre du crâne (diamètre « 1 » cf. Figure E.12). B. Flexion incomplète de la tête qui a pour conséquence d’entrer dans le bassin obstétrical par un diamètre important du crâne (diamètre « 3 » cf. Figure E.12). C. Extension de la tête qui a pour conséquence de présenter le plus grand diamètre du crâne ne permettant pas d’entrer dans le bassin obstétrical.

4.4.4 - Bosse séro-sanguine

Le passage du bébé par les voies génitales lors de l'accouchement peut modifier la forme de sa tête (crâne en pain de sucre ou crâne asymétrique). De plus, une bosse toute molle peut être présente au sommet du crâne (bosse séro-sanguine). Ces déformations apparaîssent sur la partie du bébé qui est visible en premier au moment de l'accouchement (le crâne le plus souvent). La bosse séro-sanguine est l'épanchement de sang et de sérum (collection séro-hématique) situé sous la peau et localisé sur le crâne. Cette bosse sero-sanguine se présente à l'examen clinique comme une tuméfaction molle et mal limitée car située dans le tissu cellulaire sous-cutanée et chevauchant habituellement la ligne sagittale2.

Lorsqu’il y a une grosse bosse séro-sanguine sur le crâne de fœtus, il est plus utile d’estimer la descente de la tête fœtale par un palper abdominal en utilisant la méthode des cinquièmes de têtes palpables3 que par un toucher vaginal. La présence d’une bosse séro-

2 http://www-sante.ujf-grenoble.fr/SANTE/neonat/Images/Epansanper1.htm 3 http://www.who.int/reproductive-health/mcpc_fr/principes_cliniques/p71_p94_eutocique.html


160

sanguine peut toujours gêner l'appréciation du niveau de la présentation de la tête. Pour cette raison supplémentaire, la qualité du toucher vaginal est primordial.

Figure 4.25 - Coupe dans le plan frontal de l'extrémité céphalique en présence d’une bosse sero-sanguine

4.4.5 - Tableau des évaluations

Notre proposition d’évaluation du personnel médical est résumée dans le Tableau 4.1. Cette évaluation a pour but d’examiner les gestes obstétriques qui doivent être effectués par les opérateurs lors de la deuxième phase d’un accouchement eutocique. Deux grand parties sont à distinguer pour effectuer l’évaluation complète :

- un apprentissage statique, - un apprentissage dynamique.

L’instructeur donnera des notes selon chaque geste effectué 20 points maximum pour l’évaluation complète. Pour simplifier les notations et augmenter la répétabilité des notes afin qu’elle ne soit pas fonction de l’instructeur mais de l’opérateur, chaque geste est soit réussi (note allant de 2 à 4 points selon la difficulté) soit échoué (0 point).

Afin d’examiner l’apprentissage statique, le personnel médical est jugé selon les quatre items présents dans les quatre premières colonnes du Tableau 4.1. :

la première colonne concerne la réalisation du toucher vaginal : l’opérateur doit annoncer le niveau initial du sommet du crâne dans le canal vaginal. Si l’écart d’erreur est inférieur ou égale à 1 cm, le test noté sur 4 points est validé ;

en réalisant le toucher vaginal l’opérateur doit également penser à annoncer si il y a une bosse séro-sanguine ou pas sur le crâne du fœtus. La tête utilisée actuellement dans les essais n’a pas de bosse. Ce test est noté sur 3 points ;

dans le troisième item (troisième colonne du tableau d’évaluation), l’opérateur doit reconnaître la présentation de la tête fœtale. Si la déclaration est Occipito-Pubienne


161

(OP), alors le test, noté sur 3 points, est réussi. La prochaine version du simulateur BirthSIM est en cours de développement au LAI via les travaux de thèse de Richard Moreau [MOREAU 06b] et doit commander en rotation la positon de la tête ;

le dernier item juge si l’opérateur pense à mettre du gel sur ses doigts avant de réaliser le toucher vaginal. Ce geste est noté sur 2 points.

L’examen de l’apprentissage dynamique de l’opérateur consiste à simuler la deuxième

phase d’un accouchement (la procédure n°3 cf. Paragraphe 2.7.2.2). La simulation démarre du niveau 0 et va jusqu’au niveau+15 de la tête fœtale dans le canal vaginal. Elle à une durée de :

- 10 minutes sans appliquer le concept de simple synchronisation, - 6 minutes avec une synchronisation parfaite.

Chaque contraction utérine dure 60 secondes et s’enchaîne afin d’optimiser la durée du test. Il y a une contraction utérine par minute. Afin d’examiner l’apprentissage dynamique, l’opérateur est jugé selon trois items présents dans les trois dernières colonnes du Tableau 4.1. :

le premier item juge de la réalisation de l’ampliation du périnée. Ce geste est noté sur 2 points ;

le deuxième item noté également sur 2 points concerne la réalisation de la manœuvre de Ritgen ;

le dernier item concerne l’application du concept de simple synchronisation (cf. Paragraphe 2.5). Deux propositions sont données pour juger ce dernier item :

o la première (cf. Figure 4.26) est destinée au cas où les efforts expulsifs dureraient plus de 10 secondes. Dans ce cas, 4 points sont obtenus par l’opérateur qui arrive à appliquer le concept de simple synchronisation dans l’intervalle d’amplitude de la contraction utérine correspondant à [14% ,80%]. Cet intervalle a été retenu car il est préférable que l’opérateur demande de pousser avant le sommet de la contraction plutôt qu’après si l'effort expulsif est long ;

o la deuxième proposition, juge la simple synchronisation. Il s’agit d’une proposition simplifiée (cf. Figure 4.27) qui est plus adaptée si l'effort expulsif est de courte durée (inférieur à 10 secondes). Dans ce cas, la synchronisation doit être effectuée lorsque la contraction est supérieure à 50% de son amplitude maximale.


162

Apprentissage statique des gestes

Hauteur Initiale du sommet du crâne dans le canal

vaginal [-2cm]

Bosse

Présentation de la tête

Gel

L’écart d’erreur ≤ 1cm

[-3]

[-2]

[-1]

4 pt Pas de bosse

annoncée

3pt OP 3pt 2 pt

L’écart d’erreur > 1cm

[-4]

[0]

0 pt bosse annoncée

ou ne parle pas de

bosse

0 pt OS ou autre 0 pt 0 pt

Apprentissage dynamique des gestes

Ampliation du périnée

Manœuvre de Ritgen

Synchronisation Contractions Utérines / Forces Expulsives Volontaires

2 pt 2 pt Pour une synchronisation effectuée

dans l’intervalle d’amplitude :

[14,80]% (Proposition N°1)

ou [50,100]% (Proposition N°2)

4 pt

0 pt 0 pt Pour une synchronisation effectuée

hors de l’intervalle d’amplitude :

[14,80]% (Proposition N°1)

ou [50,100]% (Proposition N°2)

0 pt

Tableau 4.1 : Proposition d’évaluation du personnel médical lors de l’apprentissage des gestes à effectuer lors d’un accouchement eutocique


163

Figure 4.26 - Allure de la contraction utérine simulée en %. Proposition N°1 d’évaluation de la simple synchronisation

pour des efforts expulsifs qui durent plus de 10 s : Synchronisation correcte dans l’intervalle d’amplitude [14,80]%

Mauvaise synchronisation en dehors

Figure 4.27 - Allure de la contraction utérine simulée en %. Proposition N°2 d’évaluation de la simple synchronisation

pour des efforts expulsifs qui durent moins de 10 s : Synchronisation correcte pour une amplitude supérieure à 50% de l’amplitude maximale

Mauvaise synchronisation sinon.


164

4.5 - Résultat expérimental d’un essai clinique

Nous présentons dans ce paragraphe un exemple d’évaluation effectué dans le cadre de cette thèse par une interne obstétricienne travaillant à l’hôpital de la Croix Rousse à Lyon en juin 2006. Cette simulation a été réalisée pendant 8 minutes. La tête du fœtus a progressé du niveau 0 au niveau +11.

La Figure 4.28-a montre des contractions utérines simulées automatiquement par BirthSIM et des efforts expulsifs ajoutés sur la demande de l’interne qui a essayé d’appliquer le concept de simple synchronisation. La Figure 4.28-b présente la consigne d’effort appliquée à la tête du nouveau-né qui est la somme de la force expulsive automatique (FEA) et de la force expulsive volontaire (FEV). Nous présentons, sur la même figure, la réponse temporelle en position de l’avancement de la tête correspondant et la commande appliquée sur le distributeur proportionnel.

En analysant la courbe de la Figure 4.28-a afin de juger de la qualité de l’application du concept de simple synchronisation, nous pouvons constater qu’il y a 8 contactions utérines et 11 efforts expulsifs provoqués par l’interne suite à une demande de « poussez Madame ». La synchronisation est très bonne pour sept contractions utérines et cette synchronisation est limite pour une seule contraction utérine (dans l’intervalle de temps [120,150]s). Nous pouvons remarquer également qu’il y a deux efforts expulsifs inutiles, l’un débutant à 330s, et l’autre à 460s. Ces deux efforts inutiles peuvent nous indiquer que l’opérateur n’a pas maîtrisé le concept de simple synchronisation à ces deux instants et fatiguerait inutilement la mère. La courbe d’avancement de la tête donnée par la Figure 4.28-b montre que l’amplitude de déplacement est importante quand la simple synchronisation est bien réussie mais plus faible lorsque le seuil de résistance est tout juste dépassé (autour de 130 secondes).

a : Efforts désirés pouvant être considérés comme un tracé de tocographe


165

b : La consigne d’effort, la réponse en effort du système, l’avancement de la tête

correspondant et la commande appliquée sur le distributeur proportionnel

Figure 4.28 - Essai clinique réalisé sur le simulateur d’accouchement BirthSIM par une interne obstétricienne lors de simulation de la 2ème phase d’un accouchement eutocique

4.6 - Conclusion

Ce chapitre a présenté les résultats obtenus avec BirthSIM pour les différentes procédures d’accouchement vues comme des modes de fonctionnement de ce simulateur. Ces procédures font de BirthSIM un simulateur actif et dynamique. Pour réaliser cette automatisation, des capteurs de pression sont placés entre les servo-distributeurs et le vérin. Des capteurs d’effort et de position sont placés sur la tige du vérin. Cette instrumentalisation a permis en temps réel de transmettre à l’opérateur le maximum d’informations sur la position de la tête, l’effort développé par l’actionneur et l’effort de traction développé par l’opérateur.

Le premier mode de fonctionnement du simulateur BirthSIM permet de mettre en place de façon automatique le tête du nouveau-né dans une position donnée. Ceci permet à l’opérateur de juger à partir du toucher vaginal, de l’emplacement de la tête du nouveau né dans le canal vaginal.

Le deuxième, le troisième et le quatrième mode permettent de simuler la deuxième phase du travail d’un accouchement eutocique. Donc de simuler les contractions utérines, les efforts expulsifs et le concept de simple synchronisation.


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L’apprentissage de l’accouchement instrumental dans le cas d’extraction à l’aide de forceps est réalisé par les cinq derniers modes de fonctionnement du BirthSIM. Ces cinq modes ont simulé des extractions à l’aide de forceps facile, difficile, très difficile et impossible. Ces modes ont conduit à souligner l’importance du concept de double synchronisation.

La dernière partie de ce chapitre présente une proposition d’évaluation des internes à l’aide du simulateur BirthSIM. Cette partie de validation du BirthSIM par le corps médical a permis de valider ce simulateur sur le plan fonctionnel au niveau du réalisme de la simulation des contractions utérines et des efforts expulsifs et au niveau de l’apprentissage du concept de simple synchronisation. Hélas, les tests cliniques n’ont put être effectués en milieu hospitalier du fait d’une part, de la difficulté à transporter le simulateur BirthSIM (besoin de génération pneumatique) et d’autre part des emplois du temps très chargés du corps médical. La seule évaluation effectuée par une interne présentée dans ce chapitre a permis néanmoins de valider qualitativement et quantitativement, les procédures n° 1 et n° 3.

Pont d'embarquementPage de titreListe des écoles doctoralesRemerciementsTable des matièresNomenclatureLexique médicalIntroduction généraleChapitre 1 : A propos des simulateurs d'accouchementChapitre 2 : Cahier des charges en vue de l'automatisation de BirthSIMChapitre 3 : Modélisation de BirthSIM et synthèse des algorithmes de commandeChapitre 4 : Mise en oeuvre expérimentale des procédures d'accouchementIntroductionDescription du banc d’essaiLa carte d’acquisitionMesures

Résultats expérimentaux obtenus pour les différentes procédures d’accouchementMode n° 1 : Apprentissage statique (mise en place automatique de la tête du nouveau-né dans une position donnée)Mode n° 2 : Simulation de la FEA (déplacement faible de la tête)Mode n°3 : Simple synchronisation de (FEA + FEV) (déplacement moyen de la tête)Mode n° 4 : Simple synchronisation de (FEA + FEV) (déplacement très important de la tête)Mode n° 5 : Extraction par forceps facile - Simple synchronisation de (FEA + FEI)Mode n° 6 : Extraction par forceps facile - Double synchronisation de (FEA+FEV+FEI)Mode n° 7 : Extraction par forceps difficile - Simple synchronisation de (FEA + FEI)Mode n° 8 : Extraction par forceps difficile - Double synchronisation de (FEA+FEV+FEI)Mode n° 9 : Extraction par forceps très difficileMode n° 10 : Tentative d’extraction par forceps impossible

Proposition d’évaluation du personnel médical sur le BirthSIMIntroductionAmpliation du périnéeManœuvre de RitgenBosse séro-sanguineTableau des évaluations

Résultat expérimental d’un essai cliniqueConclusion

Conclusion généraleBibliographieAnnexesRésumé

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Mise en œuvre expérimentale des procédures d’accouchement.docinsa.insa-lyon.fr/these/2006/olaby/011_chapitre4.pdf · PPV-A » commercialisé par la société FESTO, deux distributeurs