Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Fidélité des Simulateurs“

La simulation haute-fidélité est devenue une modalité pédagogique incontournable pour la formation initiale et continue à la gestion des situations critiques mettant en jeu le pronostic vital. Elle trouve tout naturellement sa place pour l’entraînement des professionnels médicaux et paramédicaux exerçant en soins intensifs ou en réanimation, sans risque pour le patient. Son efficacité s’avère supérieure aux méthodes d’apprentissage conventionnelles pour l’amélioration des connaissances et des compétences techniques avec une rétention mémorielle plus prolongée. Elle contribue au développement des compétences non-techniques et en particulier à la communication et au travail en équipe, avec un impact positif sur la qualité de la prise en charge du patient. La formation par la simulation inter-professionnelle d’une équipe constituée de réanimation participe à la mise en place d’une stratégie de gestion de la qualité et du risque. Elle facilite l’adhésion des professionnels médicaux et paramédicaux, renforce la cohésion d’équipe et améliore les conditions de travail. Pour atteindre ces objectifs, la mise en œuvre d’un programme de simulation doit être assurée par des formateurs eux-mêmes formés à cette technique pédagogique et en capacité de faciliter un débriefing réflexif dans une ambiance bienveillante et constructive. Les simulateurs de patients haute-fidélité restent onéreux et fragiles. Si l’implémentation dans les maquettes de formation initiale est acquise, l’accès en formation continue des professionnels médicaux et paramédicaux exerçant dans les réanimations et les unités de soins critiques, à la simulation haute-fidélité est certainement encore insuffisant et doit être développé.

The cultural, legal and ethical aspects of medical practice in Canada can be problematic for International Medical Graduates (IMGs) to access and learn. The professional behaviours that depend on effective communication often challenge IMGs as they attempt to enter the Canadian medical system. The Communication and Cultural Competence Program provides a complex interactive web-based environment in which IMGs can learn and practice skills required to navigate these specific elements of medical practice. The educational design of this web site is based on the theory of knowledge building (Scardamalia & Bereiter, 2003). This paper examines how video simulation is used on the web site to support this design. Experiential simulation pedagogy, typically used in high-fidelity face-to-face encounters, is analyzed. Strategies to translate this pedagogy to an e-learning format to operationalize authentic knowledge building are described. Commentaries replace live facilitation and a communication tool, the Observation Guide, allows learners to participate in the simulation. This examination provides insight into the complexity involved in creating on-line resources that extend beyond clinical content repositories, illustrating the potential for web-based programs to provide reflective and recursive learning. A wide skill set with a broad base of support was necessary to create a virtual environment with depth and authenticity. Translating the process from live simulation to a mid-fidelity digital video format allowed for deeper understanding of how the unique skills of experienced simulators impact the educational process. This multi-dimensional e-learning platform has potential for teaching complex skills in medical programs. Les médecins diplômés à l’étranger (MDE) peuvent avoir des difficultés à accéder aux aspects culturels, légaux et éthiques de la pratique médicale au Canada et à les apprendre. Les comportements professionnels qui dépendent de l’efficacité de la communication posent des difficultés aux MDE lorsqu’ils tentent d’entrer dans le réseau de la santé canadien. Le « Programme de communication et de compétence culturelle » offre un environnement virtuel interactif complexe permettant aux MDE d’apprendre et de pratiquer les compétences requises afin d’intégrer ces éléments particuliers de la pratique médicale. Le concept pédagogique de ce site Web est basé sur la théorie de la construction du savoir (Scardamalia & Bereiter, 2003). Le présent article traite de la façon dont la simulation vidéo sur le site Web est utilisée pour appuyer ce concept. Il analyse la pédagogie expérientielle faisant appel à la simulation généralement utilisée dans les rencontres en face à face en haute fidélité. Il décrit les stratégies visant à traduire cette pédagogie en un format de cyberapprentissage afin d’opérationnaliser le concept de construction du savoir authentique. Les commentaires remplacent l’animation en direct et un outil de communication, le Guide d’observation, permet aux apprenants de participer à la simulation. Cette analyse donne un aperçu de la complexité de la création des ressources en ligne qui vont au-delà des référentiels de contenu clinique et illustre le potentiel des programmes sur Internet d’offrir un apprentissage réflectif et récursif. Une longue liste d’habiletés et un soutien important ont été nécessaires pour créer un environnement virtuel caractérisé pas sa profondeur et son authenticité. La transformation du processus de simulation en direct au format vidéo numérique de moyenne fidélité a permis de mieux comprendre l’influence des compétences uniques des simulateurs expérimentés sur le processus pédagogique. Cette plate-forme de cyberapprentissage multidimensionnel possède le potentiel d’enseigner des compétences complexes dans les programmes médicaux.

Les simulations par ordinateur sont un outil de grande importance pour les mathématiciens appliqués et les ingénieurs. Elles sont devenues plus précises mais aussi plus compliquées. Tellement compliquées, que le temps de lancement par calcul est prohibitif. Donc, plusieurs aspects de ces simulations sont mal compris. Par exemple, souvent ces simulations dépendent des paramètres qu'ont une valeur inconnue.Un metamodèle est une reconstruction de la simulation. Il produit des réponses proches à celles de la simulation avec un temps de calcul très réduit. Avec ce metamodèle il est possible d'étudier certains aspects de la simulation. Il est construit avec peu de données et son objectif est de remplacer la simulation originale.Ce travail est concerné avec la construction des metamodèles dans un cadre particulier appelé multi-fidélité. En multi-fidélité, le metamodèle est construit à partir des données produites par une simulation objective et des données qu'ont une relation avec cette simulation. Ces données approximées peuvent être générés par des versions dégradées de la simulation ; par des anciennes versions qu'ont été largement étudiées ou par une autre simulation dans laquelle une partie de la description est simplifiée.En apprenant la différence entre les données il est possible d'incorporer l'information approximée et ce ci peut nous conduire vers un metamodèle amélioré. Deux approches pour atteindre ce but sont décrites dans ce manuscrit : la première est basée sur des modèles avec des processus gaussiens et la seconde sur une décomposition à base d'ondelettes. La première montre qu'en estimant la relation il est possible d'incorporer des données qui n'ont pas de valeur autrement. Dans la seconde, les données sont ajoutées de façon adaptative pour améliorer le metamodèle.L'objet de ce travail est d'améliorer notre compréhension sur comment incorporer des données approximées pour produire des metamodèles plus précis. Travailler avec un metamodèle multi-fidélité nous aide à comprendre en détail ces éléments. A la fin une image globale des parties qui forment ce metamodèle commence à s'esquisser : les relations et différences entres les données deviennent plus claires
A very important tool used by applied mathematicians and engineers to model the behavior of a system are computer simulations. They have become increasingly more precise but also more complicated. So much, that they are very slow to produce an output and thus difficult to sample so that many aspects of these simulations are not very well understood. For example, in many cases they depend on parameters whose value isA metamodel is a reconstruction of the simulation. It requires much less time to produce an output that is close to what the simulation would. By using it, some aspects of the original simulation can be studied. It is built with very few samples and its purpose is to replace the simulation.This thesis is concerned with the construction of a metamodel in a particular context called multi-fidelity. In multi-fidelity the metamodel is constructed using the data from the target simulation along other samples that are related. These approximate samples can come from a degraded version of the simulation; an old version that has been studied extensively or a another simulation in which a part of the description is simplified.By learning the difference between the samples it is possible to incorporate the information of the approximate data and this may lead to an enhanced metamodel. In this manuscript two approaches that do this are studied: one based on Gaussian process modeling and another based on a coarse to fine Wavelet decomposition. The fist method shows how by estimating the relationship between two data sets it is possible to incorporate data that would be useless otherwise. In the second method an adaptive procedure to add data systematically to enhance the metamodel is proposed.The object of this work is to better our comprehension of how to incorporate approximate data to enhance a metamodel. Working with a multi-fidelity metamodel helps us to understand in detail the data that nourish it. At the end a global picture of the elements that compose it is formed: the relationship and the differences between all the data sets become clearer

La réforme des études médicales en France réserve une place importante à la simulation dans la formation des professionnels de santé. Dans ce contexte, les simulateurs en réalité virtuelle peuvent jouer un rôle important. Cependant, la fidélité de ces systèmes reste une question ouverte avec un manque de lignes directrices pour déterminer les niveaux appropriés de leur fidélité pour une formation efficace. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la fidélité des simulateurs immersifs pour l'apprentissage des compétences techniques en chirurgie. Plus particulièrement, nous cherchons à comprendre comment la fidélité des interactions et artefacts pourrait affecter l'efficacité de certaines tâches effectuées dans le simulateur. Sur le plan théorique, nous proposons une articulation des notions de fidélité des simulateurs à travers un modèle basé sur les différents composants de la fidélité identifiés dans notre revue de littérature, et des différentes interfaces et interactions utilisées dans les simulateurs virtuels pour la formation des compétences techniques. Deux études expérimentales ont été réalisées pour explorer les facteurs de la fidélité du simulateur associés à une tâche de navigation et à une tâche de manipulation d'un outil et leurs impacts sur l'apprentissage de deux gestes techniques en réalité virtuelle. Les résultats montrent que des techniques d'interaction et artefacts du simulateur avec une fidélité modérée peuvent supporter la réalisation de tâches secondaires pour une formation efficace. Les concepteurs des simulateurs virtuels peuvent s'appuyer sur les recommandations issues de nos travaux afin d'éviter d'inclure certains dispositifs et composants de la fidélité qui peuvent être encombrants et coûteux sans avoir un réel impact sur l'efficacité de ces simulateurs
The reform of medical studies in France attributes an important role to simulation in healthcare professionals' training. In this context, virtual reality simulators can be very useful. However, the fidelity of these systems remains an open question with a lack of guidelines for determining their appropriate levels of fidelity to support effective training. In this thesis, we are interested in the fidelity of immersive simulators for the training of technical skills in surgery. More particularly, we investigate how the fidelity of interactions and artifacts to perform certain tasks in the simulator could affect the efficiency of these systems. From a theoretical perspective, we propose an articulation of the concepts of simulator fidelity through a model based on the various fidelity components identified in our literature review, and the various interfaces and interactions used in virtual simulators for the training of technical skills. Two experimental studies were conducted to explore the factors of simulator fidelity associated with a navigation task and a tool handling task and their impacts on the learning of two technical skills in virtual reality. The results show that the simulator's interaction techniques and artifacts with a moderate fidelity can support the completion of secondary tasks for effective training. The designers of virtual simulators can rely on the recommendations resulting from our work in order to avoid including certain devices and fidelity components, which can be cumbersome and expensive without a real impact on the efficiency of these simulators

Les travaux présentés portent sur l'étude de modèles numériques multi-fidèles, déterministes ou stochastiques. Plus précisément, les modèles considérés disposent d'un paramètre réglant la qualité de la simulation, comme une taille de maille dans un modèle par différences finies, ou un nombre d'échantillons dans un modèle de Monte-Carlo. Dans ce cas, il est possible de lancer des simulations basse fidélité, rapides mais grossières, et des simulations haute fidélité, fiables mais coûteuses. L'intérêt d'une approche multi-fidèle est de combiner les résultats obtenus aux différents niveaux de fidélité afin d'économiser du temps de simulation. La méthode considérée est fondée sur une approche bayésienne. Le simulateur est décrit par un modèle de processus gaussiens multi-niveaux développé dans la littérature que nous adaptons aux cas stochastiques dans une approche complètement bayésienne. Ce méta-modèle du simulateur permet d'obtenir des estimations de quantités d'intérêt, accompagnés d'une mesure de l'incertitude associée. L'objectif est alors de choisir de nouvelles expériences à lancer afin d'améliorer les estimations. En particulier, la planification doit sélectionner le niveau de fidélité réalisant le meilleur compromis entre coût d'observation et gain d'information. Pour cela, nous proposons une stratégie séquentielle adaptée au cas où les coûts d'observation sont variables. Cette stratégie, intitulée "Maximal Rate of Uncertainty Reduction" (MRUR), consiste à choisir le point d'observation maximisant le rapport entre la réduction d'incertitude et le coût. La méthodologie est illustrée en sécurité incendie, où nous cherchons à estimer des probabilités de défaillance d'un système de désenfumage
The presented works focus on the study of multi-fidelity numerical models, deterministic or stochastic. More precisely, the considered models have a parameter which rules the quality of the simulation, as a mesh size in a finite difference model or a number of samples in a Monte-Carlo model. In that case, the numerical model can run low-fidelity simulations, fast but coarse, or high-fidelity simulations, accurate but expensive. A multi-fidelity approach aims to combine results coming from different levels of fidelity in order to save computational time. The considered method is based on a Bayesian approach. The simulator is described by a state-of-art multilevel Gaussian process model which we adapt to stochastic cases in a fully-Bayesian approach. This meta-model of the simulator allows estimating any quantity of interest with a measure of uncertainty. The goal is to choose new experiments to run in order to improve the estimations. In particular, the design must select the level of fidelity meeting the best trade-off between cost of observation and information gain. To do this, we propose a sequential strategy dedicated to the cases of variable costs, called Maximum Rate of Uncertainty Reduction (MRUR), which consists of choosing the input point maximizing the ratio between the uncertainty reduction and the cost. The methodology is illustrated in fire safety science, where we estimate probabilities of failure of a fire protection system