Étude comparative de l’insertion de cathéters veineux périphériques sous guidage échographique en réalité virtuelle entre la méthode mains libres et la réalité augmentée

Souadda, Zakaria-Meziane (2026). Étude comparative de l’insertion de cathéters veineux périphériques sous guidage échographique en réalité virtuelle entre la méthode mains libres et la réalité augmentée. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’insertion échoguidée de cathéters veineux périphériques (CVP) exige une coordination précise entre la manipulation de la sonde et l’orientation de l’aiguille, ce qui peut rendre l’exécution du geste exigeante. L’utilisateur est constamment amené à devoir reconstruire mentalement la relation spatiale entre la sonde, l’aiguille et la veine cible. Pour répondre à ces limites de visualisation, l’intégration d’une interface de réalité augmentée (RA) au sein d’un environnement en réalité virtuelle (RV) constitue une approche prometteuse qui permet de rapprocher l’information échographique du champ opératoire virtuel.

L’objectif de cette recherche est d’évaluer l’impact d’une interface de RA simulée sur la performance et la charge cognitive lors de l’insertion échoguidée de CVP en simulation immersive. L’étude repose sur une comparaison entre deux modes de visualisation à savoir l’échoguidage en mode mains libres reproduisant l’affichage échographique standard, et une procédure assistée par RA dans laquelle l’image échographique est intégrée directement dans l’environnement virtuel. La méthodologie s’appuie sur une étude utilisateur menée auprès de trente professionnels de la santé dans un simulateur adapté pour reproduire les conditions d’un guidage échographique. Les participants ont réalisé dix insertions dans chacune des deux conditions expérimentales. Les mesures recueillies incluaient le temps de procédure, le nombre d’essais nécessaires à la réussite, la distance d’alignement aiguille-faisceau, ainsi que la charge cognitive évaluée à l’aide d’un questionnaire standardisé. Ce protocole a permis d’obtenir des indicateurs de performance permettant de comparer les deux modes de visualisation.

Les résultats montrent que l’interface de RA simulée permet une exécution plus rapide des tâches, réduit le nombre d’essais nécessaires à la réussite et améliore l’alignement aiguille-faisceau. Les participants ont également rapporté une diminution de la charge cognitive perçue dans la condition RA, suggérant que la proximité visuelle entre l’image échographique et l’action motrice facilite la compréhension spatiale du geste. L’étude met ainsi en évidence le potentiel de la RA intégrée à la RV comme outil de soutien aux procédures échoguidées, en offrant une visualisation immersive et interactive susceptible d’améliorer la performance technique dans un contexte simulé.

Titre traduit

Comparative study of peripheral venous catheter insertion under simulated ultrasound guidance in virtual reality between the hands-free method and augmented reality

Résumé traduit

Ultrasound-guided insertion of peripheral venous catheters (PVCs) requires precise coordination between probe manipulation and needle orientation, which can make the execution of the gesture demanding. The user is constantly required to mentally reconstruct the spatial relationship between the probe, the needle, and the target vein. To address these visualization limitations, integrating an augmented reality (AR) interface within a virtual reality (VR) environment represents a promising approach that brings ultrasound information closer to the virtual operative field.

The objective of this research is to evaluate the impact of a simulated AR interface on performance and cognitive load during ultrasound-guided PVC insertion in an immersive simulation. The study is based on a comparison between two visualization modes, namely a conventional hands-free procedure reproducing the standard ultrasound display, and an AR-assisted procedure in which the ultrasound image is directly integrated into the virtual environment. The methodology relies on a user study conducted with thirty healthcare professionals in a simulator adapted to reproduce the conditions of ultrasound guidance. Participants performed ten insertions in each of the two experimental conditions. The collected measures included procedure time, number of attempts required for success, needle-beam alignment accuracy, as well as cognitive load assessed using a standardized questionnaire. This protocol made it possible to obtain performance indicators allowing the comparison of the two visualization modes.

The results show that the simulated AR interface enables faster task execution, reduces the number of attempts required for success, and improves needle-beam alignment accuracy. Participants also reported a decrease in perceived cognitive load in the AR condition, suggesting that the visual proximity between the ultrasound image and the motor action facilitates spatial understanding of the gesture. The study thus highlights the potential of AR integrated into VR as a training and support tool for ultrasound-guided procedures, offering an immersive and interactive visualization capable of improving technical performance in a simulated context.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie logiciel". Comprend des références bibliographiques (pages 87-91).
Mots-clés libres:	réalité augmentée, réalité virtuelle, échoguidage, cathéter veineux périphérique, simulation immersive
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Drouin, Simon
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	29 mai 2026 15:10
Dernière modification:	29 mai 2026 15:10
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3926

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