Interaction humain-machine augmentée pour l’échographie : un système de guidage échographique par l’haptique

Résumé

L’apprentissage de l’échographie est difficile puisqu’il exige d’importantes habilités visuo-spatiales et une pratique intensive afin de maîtriser la manipulation de la sonde pour obtenir la vue recherchée lors d’un examen. La formation repose principalement sur l’encadrement d’un instructeur, en présentiel ou à distance, sur l’apprentissage à partir de vidéos. Par ailleurs, diverses formes de guidage par indications visuelles ont été étudiées dans le cadre de projets de recherche. L’approche par instructeur pose une limite sur le temps de formation, tandis que les autres approches sollicitent fortement l’attention visuelle, déjà nécessaire pour interpréter l’image échographique. Dans ce contexte, l’utilisation du toucher à travers un guidage haptique vibrotactile des mouvements apparaît comme une alternative pertinente pour soutenir l’apprentissage et réduire la charge visuelle. Ce mémoire propose et évalue un système de guidage conçu à partir d’actionneurs vibrotactiles, permet de représenter cinq mouvements clés utilisés par l’opérateur pour manipuler la sonde (Glisser, Balayer, Rouler, Tourner et Incliner). Le principe repose sur des séquences de vibrations orientées tangentiellement au mouvement attendu afin de fournir des indications intuitives. Les travaux réalisés comprennent d’abord la conception du dispositif haptique, incluant l’intégration de moteurs LRA (actionneurs résonants linéaires), le développement d’un circuit électronique basé sur le DRV2605L EVM, ainsi que la conception d’un gant et d’un manchon pour le port du système. Afin d’évaluer l’utilisabilité des stimuli haptiques proposés et d’identifier les configurations optimales des indications favorisant leurs reconnaissances, une expérience a été réalisée auprès de participants, faisant varier différents paramètres des signaux haptiques, plus précisément l’amplitude, la durée de vibration et le délai inter-vibrations. Les participants devaient correctement identifier l’emplacement et la direction des indications vibrotactiles ressenties et rapporter leur niveau de confiance. Les participants sont parvenus à reconnaître les stimuli associés à Glisser, Balayer et Tourner, avec un taux de succès au-dessus de 90%, sans égard à la variation des paramètres. En revanche, Rouler et Incliner, avec un taux de succès de 75%, semblent plus dépendants des paramètres. Les niveaux de confiance rapportés par les utilisateurs sont cohérents avec leurs performances. À la suite de ces résultats prometteurs, un système de guidage a été développé à partir du dispositif haptique. Une seconde expérience a été réalisée pour évaluer la capacité du système à guider des participants vers un objectif (position et une orientation cibles de la sonde), uniquement à partir des indications vibrotactiles fournies. L’expérience consistait à guider les participants vers huit objectifs. Le système a démontré un niveau de performance de 5,2/8 objectifs atteints en moyenne et un taux de succès de 100% pour les indications de translation (Glisser et Balayer). Ces résultats suggèrent que le guidage vibrotactile constitue une approche prometteuse pour soutenir l’apprentissage de la manipulation de la sonde échographique, bien que certaines améliorations du système puissent encore être envisagées.

Date	16 juin 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Catherine Laporte (Directeur(-trice)), Vincent Lévesque (Codirecteur(-trice)) & Ramy El Jalbout (Codirecteur(-trice))