Détection automatique de déviations chirurgicales et identification de comportements chirurgicaux par modélisation et analyse des processus chirurgicaux

L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglaisLes événements indésirables (EIs) sont devenus une vraie préoccupation du monde médical, leur réduction étant recherchée pour assurer la meilleure sécurité possible pour les patients. Les EIs sont, selon la HAS, ‘‘ des situations qui s'écartent de procédures ou de résultats escomptés dans une situation habituelle et qui sont ou qui seraient potentiellement sources de dommages’’. Alors que les EIs postopératoires sont étudiés depuis de nombreuses années, ceux ayant lieu au cours des opérations ne le sont que depuis récemment, comme le montre la récente classification des EIs intraopératoires par Kaafarani et al. publié en 2014. Cependant, la classification d'EIs intraopératoires n'est que la première étape pour comprendre les comportements chirurgicaux qui les entraînent.Dans cette thèse, nous présenterons des méthodes pour détecter l'apparition de déviations dues à l'apparition d'EIs intraopératoires et pour identifier des comportements chirurgicaux à partir de modèle de processus chirurgicaux.Ce travail a nécessité de concevoir et développer une modélisation formelle de la rectopexie et des événements indésirables qui sont associés à cette procédure chirurgicale grâceà la mise en place d'ontologies. Cette modélisation formelle nous a permis de bien appréhender le principe de cette opération et de fournir un vocabulaire permettant une annotation détaillé de vidéos endoscopiques de rectopexies, afin de créer des modèles de processus chirurgicaux en jeu.Grâce à l'annotation des vidéos chirurgicales basée sur cette modélisation, nous avons développé une une méthode de détection automatique des déviations dues à l'apparition d'événements indésirables Cette méthode est basée sur un alignement temporel non-linéaire multi-dimensionnel, que nous avons développé, suivi d'un modèle semi-Markovien caché que nous avons entraîné pour déterminer s'il existe des déviations par rapport à une chirurgie de référence et si celles-ci sont dues à des événements indésirables.Cette détection de déviations dues aux événements indésirables est la première étape afin de comprendre les raisons de leurs apparitions. Nous émettons l'hypothèse que leurs apparitions peuvent être expliquées par une succession d’activités, c'est-à-dire un pattern. Pour répondre à cette hypothèse, nous avons mis en place une méthode de découverte de patterns permettant d'identifier les comportements chirurgicaux spécifiques à différents critères. Cette identification de comportements chirurgicaux est réalisée par une classification ascendante hiérarchique avec la mise en place d'une nouvelle métrique basée sur les patterns partagés entre les chirurgies. Afin de valider notre méthode, nous l'avons comparé à deux études mettant en évidence des différences de comportements chirurgicaux, comme par exemple entre différents sites chirurgicaux ou entre deux types de procédure de la même opération. Une fois la méthode validée, nous avons utilisé notre méthode afin de montrer s'il existait des comportements chirurgicaux spécifiques à des données préopératoires et à l'apparition d'événements indésirables.Pour finir, nous revenons sur les contributions les plus importantes de ces travaux à travers une discussion générale et nous proposons différentes pistes pour améliorer nos résultat