INTRODUCTION

La simulation fait désormais partie des méthodes d’éducation et de formation indispensables en chirurgie pédiatrique. Elle s’est imposée progressivement comme une démarche nécessaire devant l’évolution des difficultés rencontrées par l’homme pour dominer les avancées techniques. La simulation fait appel au virtuel : « le virtuel, c’est ce qui, sans être actuellement réalisé, possède assez de perfections pour advenir » d’après Leibniz.

Sur le plan historique, ce sont les techniques militaires avec notamment les grandes manœuvres qui ont posé les jalons de ce qu’il est convenu d’appeler actuellement la simulation.

Dans le domaine de l’aéronautique, Louis Blériot traversait la première fois en avion la distance Calais-Douvres le 25 juillet 1909 et, dès 1910, la société de Léon Levavasseur créait l’un des premiers « entraîneur » avec ce que l’on appelait le tonneau Antoinette.

Cet « entraîneur » (en français), ou « simulateur » (probable anglicisme) fut construit en France. Il comportait un poste de pilotage monté sur rotule et actionné manuellement et permettait de reproduire des lacets, du roulis et du tangage.

Ce n’est qu’en 1929 qu’apparaît le premier « simulateur » retenu par l’histoire : il s’agissait de la « blue box » ou « Link Trainer » inventé par Edwin Albert Link (1904-1981), pionnier de l’aviation. Dès lors le simulateur de vol a connu les développements que l’on sait.

Dans un autre domaine, après l’arrêt des essais nucléaires, un programme nucléaire de défense française de simulation a été mis au point entre 1996 et 2010. Ainsi par des méthodes de calcul et grâce à l’informatique, on pouvait réaliser des essais nucléaires virtuels sans passer par des essais pratiques dangereux ou incertains. La simulation sur robot à des fins de manipulations de produit dangereux s’est imposée dans l’industrie nucléaire civile avec le développement des centrales nucléaires produisant de l’électricité.

La simulation est aussi un marché qui s’est développé d’une manière considérable dans les vingt dernières années avec les nombreux jeux vidéos actuellement disponibles.

Si Kurt Semm a été le premier chirurgien gynécologue à réaliser au monde une appendicectomie par cœlioscopie le 13 septembre 1980 il a aussi été le premier à mettre au point un « simulateur » ou « pelvi-trainer » ou encore « boîte noire », tentant de reproduire les conditions de la chirurgie laparoscopique.

Il a fallu attendre presque trente ans pour que l’Université française propose d’une manière de plus en plus systématique un enseignement par simulation en chirurgie.

Des simulations sur mannequin, puis des simulations de situations pathologiques ont été proposées ces dernières années principalement par les anesthésistes réanimateurs.

Ils introduisaient à ce moment-là non seulement une simulation pratique manuelle technique, mais aussi une simulation comportementale où les réactions à divers contextes pathologiques d’urgence étaient étudiées chez de jeunes médecins [1].

POURQUOI LA SIMULATION EN CHIRURGIE ?

La simulation en chirurgie a connu un véritable essor en chirurgie laparoscopique [2-7] : en effet, cette technique opératoire impose de travailler en deux dimensions et non plus en trois dimensions comme en chirurgie ouverte. La profondeur de champs est plus difficile à estimer en cœlioscopie. L’axe œil—main—cible est décalé, l’ergonomie est nouvelle et la dextérité des opérateurs mise à l’épreuve. Les instruments sont longs et rigides et amplifient tremblements et imperfections du geste. Il y a un faible degré de liberté des instruments qui requiert un véritable entraînement. Les points d’entrée des instruments restreignent les accès aux sites opératoires. Leur positionnement doit être parfaitement anticipé. L’instabilité de la caméra augmente la fatigue opératoire et les sensations tactiles sont limitées, diminuant ainsi la dextérité de l’opérateur.

Si la laparoscopie a été un déclencheur évident des programmes de simulations, elle n’en est pas la seule cause. En effet, le champ des connaissances s’est considérablement étendu notamment en imagerie, en génétique, etc. La technologie a envahi le champ des thérapeutiques (laparoscopie, radiologie interventionnelle…). Tout ceci a imposé la comparaison de l’activité complexe d’un pilote d’avion avec l’activité du chirurgien face à une technologie en plein développement.

La judiciarisation de la médecine expose considérablement les jeunes opérateurs et les moins jeunes. Il est désormais apparu évident qu’il fallait s’entraîner d’une manière basique à la chirurgie avant de procéder à un acte opératoire chez l’homme, mais aussi qu’il fallait structurer la stratégie opératoire et s’entraîner à la réalisation d’un geste dès lors qu’il était rare, complexe. Les données de l’éthique vont aussi dans le sens d’un entraînement indispensable avant de réaliser une chirurgie.

Pour des raisons d’économie, il n’est pas concevable de passer trop de temps au bloc opératoire avec un jeune chirurgien peu entraîné. Il est donc indispensable que des compétences soient acquises en dehors du bloc opératoire et avant d’entrer dans un bloc opératoire. Il est paradoxal de constater que les règles actuelles dans l’organisation du travail, notamment en Europe vont dans le sens d’un temps d’entraînement qui diminue. Il faut ainsi organiser le temps de présence à l’hôpital avec une part indispensable réservée à la simulation.

LA SIMULATION AUX GESTES BASIQUES « BASIC SKILLS »

La simulation des gestes basiques (basic skills) est le pré-requis indispensable avant tout acte opératoire. Il s’agit essentiellement de permettre au chirurgien non entraîné d’acquérir une habileté minimum avant d’opérer chez l’homme. Des programmes de simulation se sont développés notamment en Amérique du Nord, au Canada et ont été repris et intégrés dans la formation des jeunes chirurgiens en France depuis quelques années à la suite d’expériences pilotes dans certaines universités.

Un certain nombre d’appareils de simulation ont vu leur développement croître très rapidement dans les dernières années et offrent du fait de la réalité virtuelle et de l’informatique, un plus grand réalisme des gestes opératoires dans le domaine de la simulation [8]. Néanmoins, les simples boîtes noires ou équivalent du « pelvitrainer » de Kurt Semm n’en demeurent pas moins des instruments peu chers, faciles à mettre en œuvre et qui semblent offrir des résultats d’excellente qualité. Enfin, de véritables chirurgies plus complexes ont été reproduites à l’aide de ces simulateurs informatiques et l’on peut désormais, par exemple, procéder à une cholécystectomie sur simulateur. D’autres outils de simulation ont été développés notamment « Horus » à l’Institut de Recherche contre les Cancers de l’Appareil Digestif — « European Institute of Tele Surgery » (IRCAD-EITS) à Strasbourg pour simuler des gestes d’échographie interventionnelle.

SIMULATION : PRÉPARATION À LA CHIRURGIE GRÂCE À LA RÉALITÉ VIRTUELLE

Mais s’il est indispensable de simuler des gestes simples de la chirurgie : dissection, hémostase, suture, mise en place de clip, etc, il paraît non moins indispensable d’inciter les chirurgiens à préparer convenablement leur intervention.

Autrefois, l’encyclopédie médico-chirurgicale et la confrontation avec l’expérience des plus anciens et l’expérience personnelle permettaient d’envisager à l’avance un geste opératoire. Il s’agissait d’une préparation théorique à une intervention chirurgicale sans tenir compte des difficultés propres à chaque patient. Nous rapportons un certain nombre de reconstructions en trois dimensions élaborées par l’équipe de l’IRCAD-EITS à Strasbourg avec le professeur Luc Soler dans une contexte pédiatrique afin de préparer une intervention chirurgicale. Nous rapportons un cas de séquestration pulmonaire extra-lobaire, une situation de malformation ano-rectale avec syndrome de Currarino comportant une méningocèle antérieure et un pectus carrinatum.

Avec le développement de la réalité virtuelle, il est désormais possible d’une part de se poser la question : que vais-je faire ? Il s’agit, devant une situation pathologique rare, de se poser la question face au scanner du patient que l’on doit opérer. Le scanner reconstitue en trois dimensions l’anatomie du patient. On va pouvoir inter argir avec l’image dont on dispose, pour réaliser un certain nombre de modifications anatomiques et ainsi prévoir l’exact geste opératoire chez ce patient. La deuxième question qui se pose est de savoir comment parvenir à la réalisation de ce geste qui vient ainsi d’être conçu. Pour ce faire, un certain nombre d’instruments virtuels peuvent être introduits dans le patient virtuel et, permettront ainsi d’anticiper l’installation de l’instrumentation notamment en coelioscopie ou thoracoscopie.

SIMULATION COMPORTEMENTALE

Après le développement des habiletés individuelles et la préparation à l’acte opératoire, une troisième simulation paraît indispensable. Il faut admettre qu’une chirurgie ne peut se dérouler convenablement que si elle tient compte de son caractère collectif, avec interactions de trois professions : chirurgien, anesthésiste, infirmière instrumentiste [9, 10]. Ainsi ces trois professions vont évoluer ensemble, développer des tâches combinées et inter dépendantes. La simulation ne doit pas uniquement exercer ses talents dans le domaine de la théorie, de la stratégie, de l’habileté manuelle, mais aussi dans la gestion des comportements et des échanges inter humains.

Les marins qui s’engagent dans des campagnes de près de trois mois dans un sous-marin, au fond des mers sans jamais réapparaître à la surface, ont parfaitement compris qu’il fallait être préparé à la gestion de crises. Ils appliquent ce qu’ils appellent des « plate-formes d’entraînement » où la partie théorique et pratique est bien sûr fondamentale mais aussi les inter actions humaines. En chirurgie laparoscopique, la conversion de la chirurgie vidéoscopique en chirurgie ouverte, peut se faire en situation d’urgence et met en lumière la nécessité d’une parfaite entente et convergence des actions à un moment qui peut être crucial pour le devenir du patient. Ce travail doit être préparé et nous avons démontré combien la laparoscopie pouvait être envisagée sans crainte d’être une perte de chance pour le patient à condition que la conversion en chirurgie ouverte soit parfaitement préparée et organisée à l’avance.

La « check list » faite avant anesthésie et chirurgie pourrait déjà être un élément minimal de simulation comportementale. Mais il faut aussi discuter de l’organisation de la salle, de l’installation du patient et rôle de chaque équipe infirmière anesthésiste et chirurgien du matériel, de la validité de ce matériel, de l’organisation spatiale de ce matériel (moniteur, câbles, dispositif d’électrocoagulation, aspirateur — lavage…). En cas de difficulté, il faudra absolument éviter les conflits et résoudre le problème de leader ship.

Les anesthésistes réanimateurs avaient décrit dans les années 70 le « spaghetti syndrome » [11] où règne l’anarchie et le plus grand désordre dans les installations de lignes de perfusion, pousse-seringues et autres cables servant au monitorage ;

cette situation peut mettre en difficulté le bon déroulement des soins du fait d’une désorganisation matérielle considérée comme événement porteur de risque.

La simulation a permis d’étudier le rôle de certaines perturbations dans le déroulement d’une intervention [12-17] : rôle de la fatigue, du manque de sommeil, de la prise d’alcool la veille d’une intervention, d’une sonnerie de téléphone pendant l’intervention, de questions insolites ou décalées par rapport au patient lors de la chirurgie, de la musique de fond dans un bloc opératoire. Toutes ces situations de stress y compris le nombre de personnes en salle, les difficultés de langue (chirurgie de démonstration à l’étranger), le travail dans un bloc opératoire non familier avec une instrumentation nouvelle, doivent être soumises à ces épreuves de simulation comportementale.

Il est démontré que les incompréhensions entre chacune des équipes anesthésique, chirurgicale et d’instrumentistes et l’absence d’évaluation croisée ou « cross evaluation », peuvent être responsables d’incidents durant les interventions chirurgicales.

Il est essentiel que les trois groupes d’intervenants dans un bloc opératoire sachent communiquer, échanger des informations et tenter de les résoudre en commun.

LA MOTIVATION

Toutes ces situations de simulation ont un enjeu commun : la réalisation la plus parfaite possible d’un geste opératoire. Mais travailler en situation de simulation peut présenter des difficultés et la motivation des apprenants est essentielle. La simulation n’est rien s’il n’y a pas de motivation, ni d’enjeu. Le bénéfice de la simulation sera complet si elle est suivie par une relecture, analyse critique et constructive. En situation de simulation, comme dans les jeux vidéos, on dispose « de plusieurs vies », où aucune n’est plus précieuse que l’autre. Il est toujours possible de recommencer. Il faut ajouter une motivation qui peut être une amélioration des scores lors de l’entraînement, une amélioration dans la précision, dans la vitesse d’action, la réussite d’un geste, et bien sûr l’accès au « vrai bloc opératoire ».

Dans la réalité, l’enjeu est fondemental puisqu’il n’y a qu’une seule chance pour le patient.

Dans ces conditions, les considérations éthiques, d’économie, de médico-légal et le propore égo de l’opérateur ainsi que sa réputation, sont en jeu.

La question a été posée de savoir quelle était la balance bénéfice — coût de la simulation : en d’autres termes, la simulation est-ce que « ça marche » [18-20] ? Il a été démontré que la pratique du simulateur débouche sur une amélioration des performances en chirurgie in vivo . Mais la question est de savoir si tous les gestes reproduits par simulation sont immédiatement convertibles en terme de performance chirurgicale [21]. Il a été démontré que chaque type d’entraînement apporte une pierre à l’édifice. Il n’y a cependant aucune évidence du transfert d’efficacité de tout type de simulateur sur l’amélioration des performances dans la réalité. Pour l’aviation, il a été établi qu’une heure d’entraînement sur simulateur équivaut à une demi-heure d’exercice en plein vol [8]. Le coût de la simulation [21, 22] dépend de la population cible, des moyens utilisés (boîte noire ou simple miroir, versus simulateur ayant recours à des technologies avancées) et surtout de l’intégration de la simulation dans tout le déroulement du système éducatif. La simulation a un avenir si son coût est acceptable et le bénéfice pour le patient évident. Il faut imaginer une sorte de retour sur l’investissement. De même que la démarche d’accréditation donne lieu à des abattements sur le montant de l’assurance professionnelle, l’utilisation de la simulation devrait aboutir à des résultats semblables.

CONCLUSION

La simulation en chirurgie pédiatrique où se déroulent des interventions extrêmement diverses et parfois très rares, apparaît indispensable. Un plan de formation durant toute la période l’internat doit être déroulé. Les seniors doivent avoir recours à la simulation dès lors qu’ils vont effectuer une chirurgie nouvelle, plus exigente sur le plan technique ou plus rare.

La simulation comporte trois facettes complémentaires : une simulation des habiletés manuelles. Il s’agit d’une simulation qui permet une progression individuelle sur le plan technique. La deuxième forme de simulation doit être une simulation — préparation à l’intervention. Elle a recours à la réalité virtuelle et devient spécifique pour chaque patient. Enfin, la réalisation d’un acte opératoire met en scène des professionnels d’horizons différents. Il est fondamental de pouvoir articuler les compétences de chacun pour une réussite opératoire.

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DISCUSSION

M. Emmanuel-Alain CABANIS

Le logo « IRCAD » apparaissant sur quelques unes des vues de vos projections, qu’en est-il en pratique ? Votre modestie vous a empêché de citer la lourdeur importante des traitements d’images et des logiciels. Ils impliquent un outil informatique considérable. Est-il indiscret de vous demander comment vous œuvrez, entre des centres qui vous sont propres, entre l’INRA ou d’autres coopérations internationales, dans la mise au point de ces logiciels fort complexes ?

Luc Soler responsable du développement de l’activité de chirurgie virtuelle à l’IRCAD à Strasbourg, l’un des principaux collaborateurs de Jacques Marescaux, est le principal artisan du traitement d’images et du développement de logiciels que nous venons de voir.

M. Bernard CHARPENTIER

Quelle place faites-vous à la simulation dans les maquettes de DES et de DESC réduites à cinq années pour les DES chirurgicaux ?

Le laboratoire de simulation de la Faculté de médecine de Strasbourg, dirigé par Thierry Pottecher, va ouvrir ses portes officiellement en septembre 2012. Jusqu’à présent, depuis quatre ans, les jeunes DES et DESC en chirurgie, et pour nous bien entendu tout particulièrement, les DESC de chirurgie pédiatrique, ont un programme de simulation que nous avons initié. La participation à ce programme et le pré-requis sont obligatoires pour avoir accès au bloc opératoire.

Mme Jeanne BRUGERE-PICOUX

À l’école nationale vétérinaire d’Alfort ou au laboratoire vétérinaire départemental de Limoges, j’ai observé des chirurgiens qui apprenaient les gestes techniques de la cœliochirurgie sur des porcs (et pour la pédiatrie il existe des ‘‘ miniporcs ’’). Cet apprentissage est-il fréquemment utilisé par les chirurgiens ?

Comme vous le savez, la chirurgie sur modèle animal vivant fait partie des simulations les plus perfectionnées et les plus proches de la réalité quotidienne en chirurgie humaine.

L’accès à ces modèles animaux vivants n’est pas autorisé dans tous les pays, loin s’en faut.

L’utilisation de modèles vivants animaux répond à des règles d’éthique, d’hygiène extrêmement rigoureuses. Cette approche est particulièrement coûteuse en comparaison de la simple boîte noire d’entraînement. Néanmoins, le passage quasi obligé par ces modèles animaux est essentiel et doit être considéré comme l’ultime étape de perfectionnement avant de pratiquer une chirurgie humaine, ou bien l’étape indispensable par laquelle il faut passer pour le développement de nouvelles approches chirurgicales chez l’homme. L’utilisation en pédiatrie de mini porcs d’environ cinq à dix kilos, ou l’utilisation de lapins de moins de cinq kilos ou encore de fœtus d’agneaux dans le cadre de chirurgie sur brebis gestantes est quelque chose qui se développe notamment en chirurgie pédiatrique depuis plus de vingt ans. L’IRCAD à Strasbourg, puis les IRCAD Taiwan et IRCAD Brésil ont un enseignement avancé dans toutes les techniques de chirurgie vidéoscopique, reposant essentiellement sur des séances de chirurgie en laboratoire sur modèle animal vivant traité dans des conditions exemplaires tout à fait identiques aux meilleures conditions que nous pouvons réserver en chirurgie humaine et en anesthésie à l’heure actuelle.

Bull. Acad. Natle Méd., 2011, 195, no 8, 1913-1921, séance du 8 novembre 2011