Faciliter l’insertion de cathéters grâce aux technologies immersives

Une procédure courante, mais loin d’être anodine

L’insertion d’un cathéter veineux périphérique est l’une des interventions invasives les plus fréquemment pratiquées dans les hôpitaux canadiens. De 60 à 90 % des patients hospitalisés en reçoivent un afin de permettre l’administration rapide de fluides, de médicaments ou de produits sanguins. Malgré son caractère routinier, cette procédure demeure associée à un taux élevé d’échecs et de complications, notamment lorsque plusieurs tentatives sont nécessaires. Ces échecs peuvent endommager les veines, causer de la douleur et, dans certains cas, entraîner des complications plus graves, par exemple en cas de fuite du cathéter.

Lorsque les veines sont bien visibles à la surface de la peau, l’insertion se fait généralement sans assistance. Toutefois, chez de nombreux patients (personnes âgées, obèses ou souffrant de certaines pathologies) les veines sont difficiles à repérer. Aussi, il est parfois nécessaire d’insérer le cathéter dans des veines plus importantes, lesquelles sont situées en profondeur et non visibles à la surface. Dans ces situations, la méthode par écho-guidage est de plus en plus utilisée afin d’améliorer le taux de réussite.

Les défis de l’écho-guidage

L’écho-guidage consiste à utiliser l’échographie pour visualiser la veine cible et suivre la progression de l’aiguille lors de l’insertion. Bien que cette approche ait démontré son efficacité, elle demeure complexe à maîtriser. L’une des principales difficultés réside dans la nature bidimensionnelle des images échographiques, qui oblige les cliniciens à faire constamment le lien entre ce qu’ils voient à l’écran et l’anatomie tridimensionnelle réelle du patient.

Cette complexité explique pourquoi l’insertion de cathéter par écho-guidage demeure difficile à enseigner et à apprendre, les anesthésistes en étant historiquement les principaux spécialistes.

Un dispositif développé par SonoNurse pour guider le geste

C’est pour répondre à ces enjeux, entre autres, qu’est née l’entreprise SonoNurse inc., incubée au Centech, à l’initiative d’un anesthésiste du réseau québécois de la santé. L’entreprise a développé un dispositif médical visant à faciliter l’insertion de cathéters veineux périphériques par écho-guidage.

Le dispositif SonoNurse attache physiquement l’aiguille de cathétérisme à la sonde d’échographie à l’aide d’un bras mécanique. Cette configuration contraint le mouvement de l’aiguille afin qu’elle demeure dans le plan de l’image échographique une fois la veine localisée. 

Le rôle clé du simulateur conçu à l’ÉTS

Avant d’envisager des essais cliniques, il était essentiel de valider l’utilité réelle du dispositif sans mettre de patients à risque. C’est dans ce contexte que le professeur Simon Drouin de l’ÉTS et son étudiant, Alejandro Olivares Hernandez, ont développé un simulateur médical en réalité virtuelle, spécifiquement conçu pour reproduire la procédure d’insertion de cathéter par écho-guidage.

Ce simulateur permet de tester la procédure (avec ou sans le dispositif SonoNurse), dans un environnement contrôlé et reproductible. Les apprenants portent un casque de réalité virtuelle dans lequel ils voient un patient virtuel, installé dans une scène hospitalière réaliste. Ils tiennent une aiguille et une sonde d’échographie, tandis qu’une image échographique simulée est affichée comme en contexte clinique réel. Les utilisateurs peuvent répéter la procédure autant de fois qu’ils le souhaitent et le système est capable d’évaluer leur performance, notamment leur précision par rapport à la veine cible.

 C’est notamment grâce à ce simulateur que l’équipe a pu démontrer que les utilisateurs novices réussissaient significativement mieux la procédure lorsqu’ils utilisaient le dispositif SonoNurse, comparativement à une insertion réalisée sans assistance.

Du virtuel au tactile : l’intégration du retour haptique

Une première version du simulateur reposait sur l’utilisation d’un casque de réalité virtuelle et de manettes standards pour représenter l’aiguille et la sonde. Afin d’augmenter le réalisme de l’expérience, Simon Drouin et son étudiante, Naomi Catwell, ont ensuite développé une deuxième version intégrant un retour de force haptique.

Deux petits bras robotisés appliquent une résistance physique, donnant l’illusion du contact avec les tissus humains. Une réplique de sonde échographique, imprimée en 3D, est fixée à l’un des robots, tandis qu’une réplique d’aiguille est attachée à l’autre. Lorsque l’utilisateur insère l’aiguille dans le bras du patient virtuel, il ressent une résistance correspondant au passage à travers les différentes couches de tissus. Cette rétroaction tactile renforce le réalisme de la simulation et améliore la qualité de l’apprentissage.

Explorer la réalité augmentée pour alléger la charge cognitive

La troisième partie du projet, menée par Zakaria-Meziane Souadda, étudiant à l’ÉTS, s’intéresse au potentiel de la réalité augmentée. En pratique clinique, l’image échographique est affichée sur un écran distinct de la sonde, ce qui impose une gymnastique mentale constante pour faire le lien entre la position de la sonde, l’image affichée et l’anatomie du patient.

L’équipe de recherche explore la possibilité d’afficher l’image échographique directement à l’endroit où elle devrait se trouver, comme si l’on voyait à travers le bras du patient. Plutôt que de tester cette approche directement en milieu clinique, elle a été intégrée au simulateur en réalité virtuelle. Un étudiant compare actuellement la facilité d’exécution de la procédure lorsque l’image est affichée directement sur le bras du patient virtuel, par rapport à une configuration plus traditionnelle avec un écran séparé.

Une complémentarité entre innovation industrielle et recherche universitaire

Dans son ensemble, le projet Sononurse repose sur une complémentarité étroite entre l’innovation industrielle, portée par le dispositif développé par SonoNurse, et la recherche universitaire, incarnée par le simulateur conçu par Simon Drouin et son équipe à l’ÉTS. En combinant dispositif physique, réalité virtuelle, retour haptique et réalité augmentée, le projet ouvre la voie à une formation plus efficace, plus sécuritaire et mieux adaptée aux réalités cliniques actuelles, au bénéfice des professionnels de la santé comme des patients.

Les travaux effectués à l’ÉTS sur ce simulateur permettront également d’expérimenter de nouvelles approches cliniques et de faciliter la procédure réelle sur le patient grâce à la réalité augmentée.