Letteratura scientifica selezionata sul tema "Formation par simulation haute fidélité"

Introduction : La simulation apparaît aujourd’hui comme un outil indispensable dans l’apprentissage de compétences médicales techniques et non techniques, tout en respectant le principe éthique suivant : « Jamais la première fois sur le patient ». Actuellement, l’intégration de la simulation dans les programmes de formation des internes de médecine d’urgence est disparate : son cadre demeure à définir devant l’ouverture récente du diplôme d’études spécialisée (DES) de médecine d’urgence à l’automne 2017. Objectif de l’étude : Cette étude a évalué l’utilisation de la simulation en France dans l’enseignement actuel de la médecine d’urgence, afin d’initier une réflexion sur la place que pourrait avoir ce type d’enseignement pour le DES. Méthode : Il s’agissait d’une étude observationnelle multicentrique. Un questionnaire a été envoyé par e-mail à l’ensemble des responsables universitaires de France impliqués dans l’enseignement de la médecine d’urgence. Les données ont été colligées dans Excel (Microsoft). Elles étaient à la fois quantitatives et qualitatives et concernaient le cadre, la structuration et le contenu de la formation par la simulation. Résultats : Vingt-cinq facultés de médecine sur 29 ont répondu au questionnaire. Parmi elles, 23 utilisaient la simulation (soit 92 %), dont 22 la simulation haute fidélité et 21 la simulation procédurale. Arrêt cardiorespiratoire (22), état de choc (21), douleur thoracique et tachycardies (20), traumatisé crânien et traumatisé grave (17) étaient les thématiques majoritairement abordées. Les gestes techniques les plus enseignés étaient : intubation (22), intubation difficile (21), ventilation assistée-contrôlée et voie intraosseuse (18). En médiane, la formation comptait entre deux et trois jours de simulation par année de formation. Par ailleurs, dans 12 centres (soit 52 %), les formateurs avaient un temps professionnel dédié, et 15 centres (soit 65 %) bénéficiaient de personnel salarié. Enfin, seulement 12 centres (52 %) estimaient « plutôt » respecter l’adage « Jamais la première fois sur le patient ». Discussion : L’utilisation de la simulation dans l’enseignement de la médecine d’urgence est inégale. Les responsables pédagogiques interrogés semblent tomber d’accord quant aux principales thématiques et techniques à aborder. Le développement de la simulation semble souhaité de tous, mais demeure complexe en raison notamment de l’investissement humain et matériel que cela représente. Ces réponses pourraient fournir un axe de réflexion afin d’établir un programme de simulation commun à l’ensemble des facultés.

La simulation en santé s’est diffusée très rapidement en pédiatrie à partir des années 2000 aux États-Unis et au Canada, puis à partir des années 2010 en France. L’arrêt cardiorespiratoire (ACR) de l’enfant représente le meilleur exemple des bénéfices qui peuvent être apportés par la simulation. La simulation peut reproduire à l’infini cette situation exceptionnelle, offre un apprentissage sans risque pour le patient ni pour l’apprenant, permet de travailler ses aspects cognitifs, techniques et humains. La simulation est effectivement associée à un gain en connaissance et en compétence chez les apprenants et participe à l’amélioration du pronostic des patients. Afin de maximiser l’efficacité pédagogique de l’enseignement de la prise en charge de l’ACR de l’enfant, les responsables pédagogiques devraient sans cesse évaluer leurs programmes, privilégier des curriculums qui associent la simulation avec d’autres modalités d’apprentissage et avoir pour objectif une pédagogie de la maîtrise. Les mannequins haute fidélité, s’ils sont appréciés par les apprenants, restent pédagogiquement équivalents aux mannequins basse fidélité pour l’apprentissage de la prise en charge de l’ACR de l’enfant.

L’enseignement par simulation est un apport pédagogique reconnu pour les professions de santé. La simulation relationnelle, ayant pour objectif principal l'acquisition de compétences non-techniques, est utilisée pour la formation à l’éthique médicale civile et militaire. Elle est l’adaptation de la réponse soignante à la singularité́ d’une situation, par le développement d’une pensée propre, non dogmatique. Pour cela, elle utilise des artifices comme le jeu de rôle, la consultation avec un patient standardisé ou encore la simulation hybride. Le développement de capacités de communication et de réflexivité dans la relation médecin-patient fait partie des objectifs pédagogiques du deuxième cycle des études médicales en France. Néanmoins, nous constatons que les formations sont axées le plus souvent sur la qualité de la relation de soins, l’éthique médicale ne venant qu’en complément de la cible relationnelle. La pédagogie de l’« agir technique » doit alors s’ouvrir à l’« agir éthique ». Le care, c’est-à-dire le prendre soin, est aussi indispensable à la pratique soignante que le cure, le soin dans sa dimension technique Pour les étudiants en médecine, l’enseignement par simulation relationnelle de l’éthique médicale a trois avantages majeurs : une évaluation positive ; un constat par les enseignants d’interactions plus riches entre les étudiants engagés dans ce dispositif ; et une expérience qui leur a permis d’être plus impliqués et de mieux vivre les émotions. L’ensemble des études montre que la formation des médecins français à l’éthique (en situation opérationnelle ou non) doit être développée. Pourtant, l’enseignement de l’éthique pour les professionnels de santé est déjà mis en place dans plusieurs pays. La sensibilisation à l’éthique médicale aux armées, pour lesquelles le SSA est un maillon avéré de la chaîne, est essentielle. Le glissement de guerres asymétriques à des conflits de haute intensité soumettra les praticiens à des dilemmes cruciaux dans l’exercice de leurs missions.

L’objectif de cette thèse est de produire des connaissances sur l’activité d’observation lors de séance de simulation haute-fidélité (SHF), en formation initiale de la maïeutique. Cette activité reste une zone d’ombre à la fois du point de vue scientifique et également du point de vue de la formation, alors qu’il s’agit d’une pratique ordinaire en formation initiale des métiers de la santé. L’observation permet de répondre à la contrainte de former un effectif conséquent d’étudiants à travers un dispositif pédagogique qui ne soit pas trop chronophage tout en tirant profit des équipements vidéo, des salles de SHF, tels qu’ils sont préconisés par la Haute Autorité de Santé (HAS). Cette étude se place dans le cadre du programme de recherche empirique (visant la production de connaissances) et technologique (visant l’enrichissement continué dans l’usage de modalités de SHF) du cours d’action (Theureau, 2004, 2006) pour analyser l’activité d’observation de cinq étudiantes sages-femmes, à l’occasion d’un module de plusieurs séances de SHF. Ce cadre épistémologique d’anthropologie culturelle énactive (Theureau, 2015) permet de prendre en compte le point de vue des observatrices pour accéder à la compréhension de leur activité, en partie silencieuse, ainsi qu’à son potentiel transformatif. Les analyses des données construites à partir des vidéos des situations d’observation, de traces écrites de l’activité et des entretiens d’autoconfrontations, font émerger des structures typiques de différents niveaux dans l’organisation de l’activité. L’activité d’observation s’organise coopérativement en conduite de jeu, en considérant les indéterminations de la situation comme des en-jeux d’ordre strictement conventionnel pour les observatrices. Elle s’accompagne de divers niveaux d’immersions mimétiques, comme pour les dispositifs de vidéoformation, avec actualisations-synchronisations-comparaisons des préoccupations des observatrices et des observées, permettant d’accéder à la compréhension de la complexité d’une situation de travail dans ses dimensions sociales, spatiotemporelles et techniques. Nos résultats mettent en évidence également des processus transformatifs : a) pertinents pour la pratique maïeutique en tant que ressources potentiellement mobilisables en pratique réelle ultérieure et prometteuses de performance en situations similaires, b) spécifiques à la simulation permettant de gagner en jouabilité et, c) qui amènent à repenser l’accompagnement du débriefing lors de séances de SHF. Ainsi l’activité d’observation s’actualise de façon typique en activité de nature ludo-utilitaire rendant compte d’une appropriation ludique de l’environnement social-technique d’observation, permettant de définir ce moment particulier du dispositif de formation par SHF, comme un espace vidéo-ludo-utilitaire
The aim of this thesis is to produce knowledge about the observation activity during a high-fidelity simulation session (HFS), as part of initial maieutic training. This activity remains a gray area both from a scientific point of view and from the point of view of training, whereas it is standard practice during initial health professions training. Observation makes it possible to respond to the constraint of training a large number of students, by using a pedagogical device that is not too time-consuming which takes advantage of the video equipment and HFS rooms, in accordance with the recommendations of the French National Authority of Health (HAS). This study falls within the empirical research program (aimed at the knowledge production) and technological research (aimed at the continued enrichment in the use of HFS ) of ‘course of action’ (Theureau, 2004, 2006) in order to analyze the observation activity of five midwife students, during a module of several HFS sessions. This epistemological framework of 'enactive cultural anthropology' makes it possible to consider the observers’ point of view in order to gain a better understanding of their activity, partly silent, as well as its transformative potential. Data analysis constructed from the videos of the observation situations and self-confrontation interviews, make emerge typical structures of different levels in the organization of the activity. The observation activity is organized cooperatively as if it were a game, with indeterminations of the situations being considered as a stake of strictly conventional order to the observers. It is accompanied by various levels of mimetic immersion, as for video-training devices, with updates-synchronizations-comparisons of concerns from observers and observed students. This allowing to gain a better understanding of the complexity of a work situation in its social, spatial and technical dimensions.Moreover, our results also highlight transformative processes emerge from this activity of observation: a) relevant to maieutic practice as resources potentially mobilizable in real future practice and promising performance in similar situations, b) specific to simulation in order to gain playability and, c) that lead to rethink debriefing accompaniment during HFS session. Thus, the activity of observation is typically updated in an activity of a ludo-utilitarian nature, reflecting an appropriation of the social-technical environment of observation, making it define this particular moment of the training device by HFS, as a fun and utilitarian video space

Dans cette thèse, nous abordons diverses tâches dans les domaines de l’informatique affective et de la science des données chirurgicales qui ont le potentiel d’améliorer la simulation médicale. Plus précisément, nous nous concentrons sur quatre défis clés : la détection du stress, la reconnaissance des émotions, l’évaluation des compétences chirurgicales et la reconnaissance des gestes chirurgicaux. La simulation est devenue un élément important de la formation médicale, offrant aux étudiants la possibilité d’acquérir de l’expérience et de perfectionner leurs compétences dans un environnement sûr et contrôlé. Cependant,malgré des avancées significatives, la formation basée sur la simulation fait encore face à d’importants défis qui limitent son plein potentiel. Parmi ces défis figurent la garantie de scénarios réalistes, la prise en compte des variations individuelles dans les réponses émotionnelles des apprenants, et, pour certains types de simulations, comme les simulations chirurgicales, l’évaluation objective des performances. Intégrer le suivi des états cognitifs,des niveaux de stress et des états émotionnels des étudiants en médecine, ainsi que l’incorporation d’outils fournissant des retours objectifs et personnalisés, en particulier pour les simulations chirurgicales, pourrait aider à pallier ces limitations. Ces dernières années, l’apprentissage profond a révolutionné notre façon de résoudre des problèmes complexes dans diverses disciplines, entraînant des avancées significatives en informatique affective et en science des données chirurgicales. Cependant, plusieurs défis spécifiques à ces domaines subsistent. En informatique affective, la reconnaissance automatique du stress et des émotions est difficile en raison des problèmes de définition de ces états et de la variabilité de leur expression chez les individus. De plus, la nature multimodale de l’expression du stress et des émotions ajoute une couche de complexité supplémentaire, car l’intégration efficace de sources de données diverses demeure un défi majeur. En science des données chirurgicales, la variabilité des techniques chirurgicales entre les praticiens, la nature dynamique des environnements chirurgicaux, et l’intégration de plusieurs modalités soulignent les difficultés pour l’évaluation automatique des compétences chirurgicales et la reconnaissance des gestes. La première partie de cette thèse propose un nouveau cadre de fusion multimodale basé sur le Transformer pour la détection du stress, en exploitant plusieurs techniques de fusion. Ce cadre intègre des signaux physiologiques provenant de deux capteurs,chaque capteur étant traité comme une modalité distincte. Pour la reconnaissance des émotions, nous proposons une approche multimodale innovante utilisant un réseau de neurones convolutifs sur graphes (GCN) pour fusionner efficacement les représentations intermédiaires de plusieurs modalités, extraites à l’aide de Transformer encoders unimodaux. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous introduisons un nouveau cadre d’apprentissage profond qui combine un GCN avec un Transformer encoder pour l’évaluation des compétences chirurgicales, en exploitant des séquences de données de squelettes de mains.Nous évaluons notre approche en utilisant des données issues de deux tâches de simulation chirurgicale que nous avons collectées. Nous proposons également un nouveau cadre multimodal basé sur le Transformer pour la reconnaissance des gestes chirurgicaux, intégrant un module itératif de raffinement multimodal afin d’améliorer la fusion des informations complémentaires entre différentes modalités. Pour pallier les limitations des ensembles de données existants en reconnaissance des gestes chirurgicaux, nous avons collecté deux nouveaux ensembles de données spécifiquement conçus pour cette tâche, sur lesquels nous avons effectué des benchmarks unimodaux et multimodaux pour le premier ensemble de données et des benchmarks unimodaux pour le second
In this thesis, we address various tasks within the fields of affective computing and surgicaldata science that have the potential to enhance medical simulation. Specifically, we focuson four key challenges: stress detection, emotion recognition, surgical skill assessment, andsurgical gesture recognition. Simulation has become a crucial component of medical training,offering students the opportunity to gain experience and refine their skills in a safe, controlledenvironment. However, despite significant advancements, simulation-based trainingstill faces important challenges that limit its full potential. Some of these challengesinclude ensuring realistic scenarios, addressing individual variations in learners’ emotionalresponses, and, for certain types of simulations, such as surgical simulation, providing objectiveassessments. Integrating the monitoring of medical students’ cognitive states, stresslevels and emotional states, along with incorporating tools that provide objective and personalizedfeedback, especially for surgical simulations, could help address these limitations.In recent years, deep learning has revolutionized the waywe solve complex problems acrossvarious disciplines, leading to significant advancements in affective computing and surgicaldata science. However, several domain-specific challenges remain. In affective computing,automatically recognizing stress and emotions is challenging due to difficulties in definingthese states and the variability in their expression across individuals. Furthermore, themultimodal nature of stress and emotion expression introduces another layer of complexity,as effectively integrating diverse data sources remains a significant challenge. In surgicaldata science, the variability in surgical techniques across practitioners, the dynamic natureof surgical environments, and the challenge of effectively integrating multiple modalitieshighlight ongoing challenges in surgical skill assessment and gesture recognition. The firstpart of this thesis introduces a novel Transformer-based multimodal framework for stressdetection that leverages multiple fusion techniques. This framework integrates physiologicalsignals from two sensors, with each sensor’s data treated as a distinct modality. Foremotion recognition, we propose a novel multimodal approach that employs a Graph ConvolutionalNetwork (GCN) to effectively fuse intermediate representations from multiplemodalities, extracted using unimodal Transformer encoders. In the second part of this thesis,we introduce a new deep learning framework that combines a GCN with a Transformerencoder for surgical skill assessment, leveraging sequences of hand skeleton data. We evaluateour approach using two surgical simulation tasks that we have collected. Additionally,we propose a novel Transformer-based multimodal framework for surgical gesture recognitionthat incorporates an iterative multimodal refinement module to enhance the fusionof complementary information from different modalities. To address existing dataset limitationsin surgical gesture recognition, we collected two new datasets specifically designedfor this task, on which we conducted unimodal and multimodal benchmarks for the firstdataset and unimodal benchmarks for the second

L’allumage est un point essentiel dans le dimensionnement des moteurs-fusées, et il nécessite de prendre en compte plusieurs phénomènes physiques très distincts qui sont autant de challenges numériques. Le premier point abordé pendant cette thèse est la modélisation et la simulation par Simulation aux Grandes Échelles d’un allumeur de type VINCI. Des gaz chauds, riches en oxygène, sont délivrés de façon supersonique dans une chambre remplie d’hydrogène faisant apparaître un jet fortement sous-détendu et de multiples interactions choc/choc ou choc/flamme. Les premiers instants du processus d’allumage sont ici détaillés. Le second point abordé est la modélisation et la simulation numérique de la combustion H2/O2 à haute pression. En particulier, les effets d’une diffusion non-idéale sont étudiés dans le cas de flammes de prémélange 1D et sur la configuration 2D de type ‘splitter plate’. Un impact de la modélisation sur les espèces produites et le champ de température est ici mis en lumière
Ignition is a key point in the design of liquid rocket engine (LRE), and it requires to take into account several distinct physical phenomena that constitute numerical challenges. The first point addressed during this thesis is the modeling and simulation using Large Eddy Simulation of a LRE igniter in a configuration close to VINCI rocket engine. The hot gases from the igniter, rich in oxygen, are delivered at supersonic speeds in a chamber filled with hydrogen. Such configuration creates under-expanded jets with multiple shock/shock or shock/flame interactions. A focus is done on the ignition process. The second point addressed is the modeling and simulation of high pressure H2/O2 combustion which occurs. In particular, the effects of non-ideal diffusion are studied through a 1D premixed flames and a 2D splitter plate configuration. An impact of modeling on the species produced and the temperature field is highlighted

L'optimisation multidisciplinaire (MDO) à base de gradients est efficace et très utilisée pour le dimensionnement structural d'ailes flexibles. Cependant, dans le contexte de simulations numériques haute-fidélité, le calcul efficace des gradients reste un défi majeur. L'objectif de ce travail est d'étudier les approches les mieux adaptées aux spécificités du calcul de sensibilité des efforts aéroélastiques par rapport à des paramètres structuraux.Deux techniques de calcul de gradient haute-fidélité adaptées aux systèmes aéroélastiques fortement couplés sont proposées. La technique la plus intrusive repose sur les formulations directe et adjointe qui nécessitent un effort d'implémentation logicielle substantiel. Alternativement, nous proposons une approche découplée et non-intrusive, moins lourde à implémenter et cependant capable de fournir une approximation précise des gradients. Ces deux techniques ont été intégrées dans le logiciel CFD elsA de l'Onera.La précision, l'efficience et l'applicabilité de ces méthodes sont démontrées sur le cas-test avion de transport civil Common Research Model (CRM). Nous résolvons un problème inverse dont l'objectif est de retrouver, en conditions de vol de croisière, une loi cible de vrillage voilure. Ces deux méthodes s'avèrent comparables en matière de précision et de coût. Elles offrent ainsi une souplesse supplémentaire de mise en œuvre en fonction du niveau d'intégration recherché dans le processus MDO
To improve the structural design of flexible wings, gradient based Multidisciplinary Design Optimization (MDO) techniques are effective and widely used. However, gradients calculation is not trivial and can be costly when high-fidelity models are considered. Our objective is to study different suitable approaches to compute gradients of aeroelastic loads with respect to structural design parameters.To this end, two high-fidelity aero-structure gradient computation techniques for strongly coupled aeroelastic systems are proposed. The most intrusive technique includes the well-established direct and adjoint formulations that require substantial implementation effort. In contrast, we propose an alternative uncoupled non-intrusive approach easier to implement and yet capable of providing accurate gradients approximations. Both techniques have been implemented in the Onera elsA CFD software.Accuracy, efficiency and applicability of these methods are demonstrated on the civil transport aircraft Common Research Model (CRM) test-case. More specifically, an inverse design problem is set up with the objective of matching an in-flight target twist law distribution. These two methods prove to be comparable in terms of accuracy and cost. Thus they offer additional operational flexibility depending on the level of integration sought in the MDO process

Les progrès des outils numériques transforment les modalités pédagogiques en formation initiale et professionnelle. Parmi eux, la simulation haute-fidélité en santé semble être devenue incontournable. Différentes études soulignent l’intérêt de cet usage en formation initiale, notamment pour le développement des gestes techniques (savoir-faire), des savoirs et de la gestion des émotions (savoir-être) dans l’action. Cette thèse s’inscrit dans un contexte de formation initiale en institut de masso-kinésithérapie basée sur une démarche expérientielle. Nous tenterons, par l’apport de la didactique professionnelle, d’appréhender les mécanismes mis en jeu par la simulation, en comparaison avec une autre modalité. Deux axes seront ainsi envisagés. Le premier s’intéressera, à travers le recueil des données quantitatives, à évaluer l’acquisition du savoir théorique des apprenants par la simulation versus un travail pratique. Le second axe, par l’utilisation d’entretiens d’autoconfrontation, s’efforcera de comprendre les différences dans le raisonnement clinique des étudiants. L’analyse de schèmes nous amènera à proposer des réponses à nos questionnements et à pointer des stratégies pédagogiques. La conclusion de cette étude envisagera la mise en place d’ajustements de séquences pédagogiques issues de l’analyse des entretiens. Nous proposons également, à la suite de ce travail, la création d’un autre outil technologique visant l’amélioration continue de la qualité et de la sécurité des soins intéressant la communauté médicale et paramédicale. Il s’agit, à notre connaissance d’une des rares études portant sur la simulation en kinésithérapie liant l’approche par la simulation et l’immersion clinique
Advances in digital tools are transforming teaching methods in initial and professional training. Among them, high fidelity simulation for health is now key. Various studies show the value of using simulation in initial training, specifically for the acquisition of technical gestures (hard skills) and knowledge, and emotion management (soft skills) during acts. Thus, this thesis is part of the initial training in a physiotherapy institute based on an experiential approach. In this research-action we will endeavour, with occupational didactics, to apprehend the mechanisms triggered by simulation by comparing them to another method. Two axes will be considered. The first will focus through quantitative data collection on assessing acquisition of theoretical knowledge by our learners by simulation versus a practical work. The second, through the use of self-confrontation interviews, will attempt to understand the differences in students' clinical reasoning. Schema analysis will lead us to offer answers to our questions and point out teaching strategies. The conclusion to our research will consider the setting up of learning sequence adjustment resulting from the analysis of the interviews. We also propose as a result of this work, the creation of another technological tool that will interest the medical and paramedical community. To our knowledge, this is one of the few studies on simulation in physiotherapy linking the simulation approach and clinical immersion

Dans le contexte de la prédiction d'écoulements aérodynamiques réalistes, l'élaboration d'une stratégie de modélisation hiérarchique permet d'envisager conjointement la simulation numérique précise des phénomènes physiques par une approche "Haute-fidélité" (HF) et l'intégration de modèles de faible complexité numérique au sein de procédures d'optimisation ou de contrôle. L'étude proposée contribue au développement d'une telle méthodologie pour la modélisation des écoulements instationnaires compressibles et turbulents autour de surfaces portantes qui présentent un intérêt applicatif certain. Les propriétés structurales de la turbulence hors-équilibre dans les écoulements pariétaux à grands nombres de Reynolds sont examinées. Sur la base de cette analyse physique, une loi constitutive est suggérée pour la modélisation des contraintes turbulentes dans le cadre de l'approche statistique Organised Eddy Simulation. L'introduction d'une viscosité de turbulence tensorielle permet de tenir compte des non-linéarités mises en évidence entre les tenseurs de déformation moyenne et d'anisotropie des contraintes turbulentes. Les composantes de la viscosité de turbulence anisotrope sont déterminées grâce à un modèle de turbulence spécifique issu de projections d'une fermeture au second ordre. Parallèlement, une approche de modélisation d'ordre réduit fondée sur la projection de Galerkin des équations de Navier-Stokes pour les écoulements compressibles, sur une base de faible dimension extraite par Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres (POD), est développée. La méthode POD-Galerkin est mise en œuvre dans le cas d'écoulements faiblement compressibles et transsoniques autour d'ailes, préalablement prédits et analysés par simulation numérique directe ou via l'approche HF précédente. Elle conduit à une estimation des évolutions spatio-temporelles prédominantes fidèle au modèle HF, tout en autorisant une réduction importante du nombre de degrés de liberté du modèle. La robustesse du modèle POD-Galerkin vis-à-vis de variations paramétriques de la configuration de l'écoulement est quantifiée. Une méthode est proposée pour la prise en compte d'une modification de la forme de l'aile dans le modèle réduit, dans la perspective de son application à l'optimisation de forme.

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

Open rotors are known to have significant advantages in terms of propulsive efficiency. These advantages translate directly in reduced fuel burn so that they nowadays benefit from a surge of interest. At the same time, recent advances in numerical simulations make the application of multidisciplinary optimization for the demanding design of transonic propeller blades, an affordable option. Therefore, an optimization method in which the performance objectives of aerodynamics, aeroacoustics and aeroelasticity compete against each other, is developed and applied for the design of high-speed single-rotation propellers. The optimization is based on Multi-Objective Differential Evolution (MODE).This technique is a particular kind of evolutionary algorithm that mimics the natural evolution of populations by relying on the selection, recombination and eventually mutation of blade designs, each of them being represented by a vector of design variables (e.g. chord width, tip sweep, etc). MODE has the advantage of dealing concurrently with all the objectives in the selection of potentially promising designs among a population. In order to keep the computational cost within reasonable margins, the assessment of the performance of proposed designs is done in a two-level approach. A metamodel provides performance estimates for each proposed design at extremely low computational effort while high-fidelity analysis codes provide accurate performance values on some promising designs at much higher cost. To safeguard the accuracy of the estimates, the metamodel is initially trained on a population that is specifically assembled for that purpose. The training is repeated from time to time with the high-fidelity performance values of promising designs. Different high-fidelity tools have been developed and used for the assessment of performance.The CFD-tool performs steady RANS simulations of a single blade passage of the isolated propeller in free air under zero angle of attack. These simulations provide the aerodynamic performance values. The full propeller is modelled thanks to cyclic boundary conditions. The k - ε turbulence model is used in combination with wall treatment. Adiabatic no-slip wall conditions are imposed on the spinner and blade surfaces whereas the test-section radial boundary is reproducing the effects of a pressure far-field. This approach has proven its robustness and, above all, its accuracy as satisfactory agreement with experimental results has been found for different operating conditions over a wide range of blade shapes, as well as sufficient grid independency. In the post-processing of the aerodynamic results, the Sound Pressure Level (SPL)is computed for tonal noise at various observer locations by the aeroacoustic solver(CHA). Formulation 1A from Farassat is used for this purpose. This formulation is related to the inhomogeneous wave equation derived from Lighthill's acoustic analogy by Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H). It benefits from the partial decoupling of the acoustic and aerodynamic aspects and is particularly suited to compute the noise from propellers. The thickness noise and loading noise are expressed by separate equations in the time-domain whereas the quadrupole source term is dropped from the original FW-H equation. The blade surface is chosen as integration surface and a newly developed truncation technique is applied to circumvent the mathematical singularity arising when parts of the blade reach sonic conditions in terms of kinematics with respect to the observer. This approach delivers accurate values at acceptable computational cost. Besides, CSM-computations make use of a finite elements solver to compute the total mass of the blade as well as the stresses resulting from the centrifugal and aerodynamic forces. Considering the numerous possibilities to tailor the blade structure so that it properly takes on the stresses, only a simplified blade model is implemented. [...]

Dans cette these on decrit une nouvelle technique utilisant un guide d'onde pour rayons x pour produire un faisceau de dimension submicronique et on presente les proprietes du faisceau autant que un certain nombre d'applications possibles. Le premier chapitre est dedie a une presentation des techniques traditionnelles de production de faisceaux submicroniques. Dans le chapitre ii on presente de facon generale le sujet des ondes stationnaires et la resonance qui se forment dans une couche de materiel leger depose entre deux couches de materiel plus lourd. La resonance produit un faisceau submicronique dont on a mesure les caracteristiques : dimensions geometriques, divergence et coherence. Les performances de la guide d'onde sont aussi discutees avec un regard particulier pour le flux, l'efficience et le gain du systeme et pour les elements qui deteriorent les performances memes. On conclut le chapitre avec une comparaison entre les performances de la guide d'onde et d'autres systemes optiques. Dans le troisieme chapitre on traite la technique du contraste de phase pour l'imagerie a haute resolution. Apres une introduction generale sur cette technique, on presente des mesures de formation d'images par contraste de phase obtenues avec le faisceau submicronique sortant d'une guide d'onde pour rayons x. En ce cas un role tres important est joue par l'agrandissement de l'image due a la divergence angulaire du faisceau, qui permet de se passer de la resolution du detecteur. La comparaison des resultats des mesures faites sur un test pattern avec des simulations numeriques montre qu'une resolution de 0. 1 micron peut etre obtenue. On montre aussi que les donnees experimentales de l'image defocalise peuvent etre elaborees numeriquement pour reconstruire une image reelle de l'objet comparable a celle obtenue avec le microscope electronique.