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Vers une Recherche
Prénormative Biomédicale |
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Résumé :
Mots-clefs : recherche,
génie biomédical, normalisation |
Summary:
Keywords: research, biomedical
engineering, standardization |
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Soutenance de Gilbert FARGES pour l'obtention de l'Habilitation à Diriger des Recherches de l'UTC, le 27 mai 2009 devant le Jury composé de :
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Référence
bibliographique à rappeler pour tout usage : |
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Je tiens à remercier les Membres du Jury de l’Habilitation à Diriger des Recherches, qui me soutiennent dans le démarrage d’une nouvelle voie de recherche visant des horizons « prénormatifs » aux enjeux sociétaux importants :
Je tiens aussi à remercier les personnes qui m’ont permis d’aboutir à mon épanouissement actuel et à une vision clarifiée sur mes apports personnels dans un monde complexe :
Grâce à vous tous, ce travail est à la fois un aboutissement et un départ…
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Formations et Diplômes
Expérience professionnelle : Enseignant-Chercheur (UTC) depuis 1981
Responsabilités :
- Créateur et responsable de la spécialité du Master Management de la Qualité (20 étudiants par an) depuis 2004
- Créateur et responsable de l'UV CP13-Ecole Doctorale : "Démarche Qualité en Recherche " (20 étu/an) depuis 2002
- Créateur et animateur du réseau français d'échanges indépendants d'expériences en qualité, innovation, enseignement et recherche (ECHIQUIER) depuis 2002
- Co-animateur du Master Management des Technologies en Santé (15 à 20 étu/an) de 1995 à 2008
- Créateur et responsable de la Certification Professionnelle TSIBH (niveau III) depuis sa création en 1982
- Responsable du Programme Pluri-Formation "Qualité en Recherche UTC", plan quadriennal recherche 2000-2003
- Responsable pédagogique du DU/DESS "Quéops" (UTC+ENSP+Univ. Montréal) de 2000 à 2002
- Responsable du Service Electronique de l'Université de Compiègne de 1990 à 2001
- Co-animateur du Pôle Régional GBM "Périnatalité-Enfance" de la Picardie de 1994 à 2000 (50 personnes)
- Organisateur des Colloques Scientifiques du Pôle GBM de la Région Picardie en 1995 et 2000 (120 participants)
- Directeur du Département des Services Scientifiques Communs UTC, de 1994 à 1999 (18 personnes)
- Responsable du Projet "Démarche Qualité à l'UTC" de 1996 à 1997
- Responsable du Programme Pluri-Formation Services Scientifiques Commmuns 1992-1995 (contrat quadriennal)
Représentations :
« L’Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) sanctionne la reconnaissance du haut niveau scientifique du candidat,
du caractère original de sa démarche dans un domaine de la science, de son aptitude à maîtriser une stratégie de recherche dans un domaine scientifique ou technologique suffisamment large et sa capacité à encadrer de jeunes chercheurs »
(Arrêté du 23 novembre 1988, Circulaire n° 89-004 du 5 janvier 1989, JORF).
Les prémices de ma motivation scientifique sont apparus avant mon Baccalauréat : c’était en 1971, à l’âge de 16 ans. En « 1ère » et « Terminale », j’ai eu l’occasion de travailler avec un professeur de technologie dont l’approche pédagogique « projet » m’a permis la conception et la réalisation complète, avec un groupe de 3 camarades sous ma « responsabilité », d’une monture équatoriale pour un télescope d’amateur de 20 cm de diamètre dont j’ai réalisé, poli, argenté et contrôlé à λ/10 le miroir. Ma curiosité naturelle sur les étoiles me faisait rencontrer pour la première fois la réalité concrète d’élaboration des outils de recherche.
Plus tard, en 1977, lors des « Journées Portes Ouvertes » à l’Ecole Nationale Supérieure des Arts et Métiers de Cluny, j’ai proposé et conduit le projet « Pendule de Foucault » avec une équipe d’élèves ingénieurs : conception, fabrication (fonderie, usinage), installation (à 33 m de haut, dans le clocher de l’abbaye de Cluny), communication pédagogique tout public sur les observations de la rotation terrestre faites en direct, élaboration de maquettes et explications sur le principe physique. C’était ma seconde approche d’élaboration d’outils expérimentaux pour découvrir et comprendre les principes physiques qui nous entourent.
J’ai continué de ressentir des attraits pour la recherche lors de mon service national, fait de 1979 à 1981 au Maroc, à l’Ecole Mohamedia d’ingénieurs de Rabat, en tant qu’assistant d’enseignement et de recherche dans une section de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) pour former des ingénieurs et scientifiques en génie sanitaire et assainissement rural. J’ai développé des bancs de mesures sur la qualité physico-chimique et bactériologique de l’eau et divers échantillons de matière.
Fort de cette expérience, dès mon retour en France, j’ai décidé de préparer un DEA en Génie BioMédical (GBM) à l’UTC, soutenu en 1983, sur le thème original de « la sécurité électrique au bloc opératoire ». Pendant cette période, un emploi d’enseignant-chercheur contractuel m’est proposé avec la mission de contribuer au développement de l’ingénierie biomédicale hospitalière. Ceci m’a alors permis de mener des travaux scientifiques validés par ma THESE de Docteur-Ingénieur en Génie BioMédical, passée en 1986, sous la direction de Jean-François Guyonnet, spécialiste des analyses en sûreté des systèmes.
Mes trajectoires et centres d’intérêts ont toujours été profondément en synergie : en recherche, ils portent principalement sur les capteurs et l’instrumentation biomédicale en périnatalité, dont les apports font émerger des champs nouveaux de connaissances alimentant ainsi l’enseignement supérieur que je délivre sur la maîtrise des usages de la technologie en conditions hospitalières.
Je postule à l’Habilitation à Diriger des Recherches pour me permettre d’encadrer de jeunes doctorants et développer une thématique exploratoire innovante en recherche prénormative biomédicale. Ainsi, je pourrais consolider mes actions de recherche sur la maîtrise des technologies en santé, et capitaliser mes compétences « qualité et normalisation» au profit de l’unité de recherche qui m’accueille.
Ce mémoire présente les éléments d’évaluation de mon parcours scientifique via mes travaux, responsabilités, expériences professionnelles et projets d’avenir en recherche sur les technologies biomédicales selon trois parties :
I) Travaux scientifiques et technologiques
II) Implication dans l’encadrement de jeunes chercheurs
III) Projets en qualité et recherche prénormative biomédicale
J’ai commencé mes premiers travaux scientifiques en tant que Doctorant à l’UTC au sein de l’URA CNRS 858 « Biomécanique et Instrumentation Médicale » en 1982 sur une thématique biomédicale instrumentale correspondant à l’un des axes de recherche affichés de l’unité de recherche. Ma thèse s’intitule «Mort Subite Inexpliquée du Nourrisson : Conception d’un nouveau moniteur cardio-respiratoire pour la surveillance à domicile et contribution de l’approche Sûreté des Systèmes» [164]. Les travaux scientifiques visaient à concilier des connaissances physiologiques, cliniques et technologiques pour répondre à un besoin sociétal de surveillance médicale à domicile.
J’ai réalisé ces travaux sous la direction de Jean-François Guyonnet, expert reconnu en analyse de sûreté des sytèmes et avec l’aide des collègues biomédicaux de l’UTC (Pr Francis Goubel, Pr Jaffrin, Pr Chevallier). J’ai aussi pu établir des coopérations multi-disciplinaires et inter-universitaires durables sur les aspects médicaux avec les collègues cliniciens du CHU d’Amiens (Pr Freville, Département explorations fonctionnelles respiratoires, Pr Risbourg, Dr Alain De Brocca, Dr Krim, Service de Réanimation Néonatale) et ceux de la Faculté de Médecine d’Amiens pour les savoirs physiologiques en périnatalité (Pr Libert, Dr Bach, EA 2088 Environnement Toxique Périnatal - Adaptations Physiologiques et Comportementales).
Les résultats de cette dynamique ont ouvert la voie à une préoccupation scientifique originale dans le domaine encore exploratoire de la recherche prénormative : il s’agit de développer un corpus collectif de connaissances validées et de le diffuser aux concepteurs ou exploitants de dispositifs matériels ou immatériels afin d’en améliorer le service rendu et d’en garantir la sécurité.
Dans ce cadre, mon cheminement intellectuel s’est basé sur la maîtrise de l’usage des technologies biomédicales, que ce soit en site hospitalier ou à domicile. Les éléments ci-dessous en dressent les principales articulations.
I-1 Travaux sur le monitorage cardio-respiratoire
I-1-1 Moniteur ambulatoire de longue durée
Principe physique et traitement du signal :
Mes travaux sur le monitorage cardio-respiratoire ont commencé avec ma thèse de docteur-ingénieur (1982-1986, [164]) pour tenter de satisfaire le besoin de surveillance à domicile de nourrissons à risque de mort subite inexpliquée dont l’impact de mortalité infantile en France était estimé à environ 4 pour 1000 naissances vivantes. L’objectif technologique était de parvenir à réaliser un dispositif ambulatoire, suffisamment fiable, simple d’emploi et autonome, pour la surveillance continue de la fréquence cardiaque (entre 60 et 140 b/mn) et des apnées supérieures à 20 s.
Les résultats sont basés sur l’exploitation d’un phénomène naturel : le signal électro-cardio-graphique (ECG) est modulé en amplitude par la respiration (figure 1).
La détection d’un seul signal permet donc le suivi simultané de 2 variables physiologiques, ce nouveau principe a été appelé la Cardio-Modulo-Respirographie (CMR).
Pour ce nouveau procédé dont je suis l’inventeur, l’association Gradient du Groupe UTC (maintenant disparue) a déposé et obtenu un brevet français et 3 extensions internationales entre 1985 et 1987 [128].
Sous ma direction, les travaux de DEA GBM de Philippe MEREAU (1986, [162]) et de Ziad BOUKHALED (1990, [158]) ont permis d’affiner la connaissance des positionnements optimaux sur le thorax du capteur (figure 2) et l’optimisation de traitement du signal ECG.
![]() Figure 1 : Comparaison des signaux respiratoires obtenus par des techniques différentes sur un nourrisson en phase d’apnée centrale [164] |
![]() Figure 2 : Zones optimales pour la détection de la modulation de l’ECG par la respiration [162] |
Ceci était nécessaire car contrairement à la prise classique de l’ECG qui vise à minimiser l’influence de la respiration (le « ne respirez plus » chez le cardiologue...), nous recherchons à l’inverse à la maximiser.
Le signal respiratoire étant échantillonné par le signal cardiaque, la théorie de Shannon s’applique. Pour avoir un signal respiratoire représentatif, il est nécessaire que la fréquence cardiaque (FC) soit au moins 2 fois supérieure à celle de la fréquence respiratoire maximale (FR) : FC / FR > 2
Généralement le rapport FC/FR se situe entre 3 et 6 chez le nourrisson de moins d’un an :
- Il n’y a donc aucun problème dans l’objectif de détection des apnées où la fréquence respiratoire est nulle.
- Il peut y avoir des erreurs de détection en cas de bradycardie (fréquence cardiaque lente) et de tachypnée (fréquence respiratoire élevée).
Sous ma direction, une analyse approfondie de l’influence de la respiration sur l’ECG a été faite avec les travaux de THESE GBM de Mardson FREITAS DE AMORIM (1994, [142]).
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![]() Figure 3 : Double modulation de l’ECG par la respiration [142] |
Capteur et instrumentation ambulatoire :
La surveillance pouvant être de plusieurs mois, j’ai été amené à concevoir un nouveau type de capteur anti-agressif et hypo-allergénique (figure 4), n’utilisant ni gel électrolytique, ni adhésif de peau afin d’éviter les effets indésirables des réactions cutanées [164].
Il est intéressant de savoir que cette étape scientifique réalisée en 1986, a donné lieu à une suite contractuelle avec une entreprise en 2006, soit 20 ans après…
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Figure 4 [164] : Capteur anti-agressif
et hypo-allergénique |
L’ECG modulé étant un signal émis naturellement par l’organisme, il n’y a pas d’autre énergie à dépenser que celle de fonctionnement du dispositif médical. Le moniteur cardio-respiratoire lui-même a été conçu avec des circuits d’ultra-faible consommation (technologie CMOS) et de manière modulaire pour en faciliter la maintenance et l’usage ambulatoire (figure 5). Une consommation moyenne de 100 µA, associée à des batteries au lithium de grande capacité, permet 2 ans d’autonomie électrique (figure 6).
![]() Figure 5 : Moniteur cardio-respiratoire conçu pour l’usage ambulatoire à domicile [164] |
![]() Figure 6 : Modules du moniteur conçus pour en faciliter la maintenance et l’autonomie électrique [164] |
En plus de l’exploitation d’un phénomène naturel ayant mené à ce développement technologique, les travaux ont également tenté d’aller jusqu’au bout de la « confiance » à accorder au dispositif électronique en modélisant sa probabilité de défaillance. L’emploi des approches scientifiques en sûreté des systèmes a permis d’élaborer un arbre de défaillances complet sur un événement redouté : l’appareil reste muet alors que le nourrisson fait un malaise pendant la période de 6 mois de surveillance à domicile (figure 7).
Figure 7 : Niveaux supérieurs de l’arbre de défaillances du moniteur cardio-respiratoire
permettant d’estimer la probabilité de l’événement redouté [164]Avec une première conception du moniteur, la probabilité d’occurrence estimée de cet événement a été de 6,9.10-3, ce qui était supérieur à l’objectif visé de 4.10-3 correspondant à la valeur moyenne des dispositifs médicaux hospitaliers pour ce type de surveillance cardio-respiratoire.
Des améliorations de conception sur la structure et l’organisation du circuit électronique ont permis d’atteindre une probabilité estimée de 4,5.10-3 de l’occurrence de la défaillance redoutée. L’objectif « sûreté » se rapprochait ainsi suffisamment de la valeur recherchée, répondant au niveau de qualité souhaité pour ce nouveau dispositif [164].
Cette approche scientifique d’estimation des probabilités des états de dysfonctionnement d’un système associant technologie et usages humains a été fondatrice de la suite de mon parcours scientifique. Elle est aussi à la source des nombreux travaux et des publications ou communications quant à la maitrise des technologies biomédicales, que ce soit à l’hôpital ou à domicile. Elle se déploiera naturellement vers le contrôle qualité des dispositifs médicaux, la normalisation des pratiques professionnelles biomédicales et ensuite vers le management qualité des organisations.
Il est important de remarquer que cette démarche était en anticipation des besoins maintenant clairement exprimés de sécurité sur les produits de santé.
I-1-2 Système de prise en charge du syndrôme de la Mort Subite Inexpliquée du Nourrisson (MSIN)
Le champ du Génie BioMédical est parfaitement couvert dans les travaux suivants qui nécessitent une interaction forte entre la « technique » et la « clinique » au bénéfice du patient.
Les enjeux vitaux associés à la recherche (contribuer à faire baisser la mortalité infantile) dynamisent les liens nécessairement multidisciplinaires (physiologiques, cliniques, techniques) pour mener au succès dans l’usage d’un nouveau dispositif biomédical dont l’impact humain est très sensible (nourrisson, famille, médecin) et les effets induits organisationnels très importants (qualité du service rendu, hôpital, système de santé).
Sous ma direction, l’analyse de la surveillance clinique des nourrissons à risque de mort subite inexpliquée (MSIN) a fait l’objet de travaux de DEA GBM (1988, [159]) et de THESE de 3ème cycle en GBM (1993, [143]) du Docteur Alain DE BROCA.
Pour agir de manière rigoureuse et si possible pertinente, nous avons d’abord tenté de modéliser les connaissances physiologiques et cliniques afin d’identifier les causes possibles des dysfonctionnements menant au décès subit sans signe avant-coureur facilement détectable chez les nourrissons.
Une analyse « système » a permis de clarifier les éléments intervenant dans le champ complexe nourrisson - technologie - environnement social (figure 8).
La construction de plusieurs arbres de défaillances sur la recherche des causes des syndrômes asphyxiques et d’insuffisance cardiaque chez un enfant sans antécédent médical, et la recherche de la détectabilité du malaise cardio-respiratoire et des actions à mettre en œuvre en urgence ou en prévention, ont permis d’élaborer un processus global de prise en charge de la MSIN avec un télé-suivi clinique de la surveillance réalisée à domicile.
Dans ce cadre, une évaluation de l’utilisation à domicile d’un moniteur de surveillance cardio-respiratoire a été menée auprès de 22 familles : 43 % des alarmes télé-transmises au service clinique hospitalier sont fausses, dues à des problèmes techniques, ce qui doit interpeller les technologues biomédicaux.
Les aspects psychologiques et sociaux de la surveillance à domicile ont aussi été analysés sur les parents et la fratrie. L’intrusion de la technologie médicale n’est pas anodine dans une famille : dans 5 cas, la psychologue du service clinique a été amenée à suivre la fratrie, 3 couples sur 22 ont déclarés avoir été perturbés par le monitorage, 4 couples ont estimé avoir restreint leurs loisirs et sorties alors que 15 autres n’ont pas ressenti de perturbation sur leur vie sociale.
Sur l’ensemble des parents, 2 mères et 4 pères ont présenté des troubles psycho-pathologiques au cours de la surveillance de leur nourrisson à domicile, sans que l’appareillage soit directement mis en cause.
Toutes ces interactions entre l’homme et la technologie montrent bien que le champ de recherche du GBM a des problèmes spécifiques à prendre en compte et à résoudre : les savoirs et solutions technologiques doivent viser la meilleure qualité de service rendu à l’homme. Pour cela, la responsabilité du chercheur est de s’en assurer et d’agir en permanence pour atteindre cet objectif.
A partir de ces observations, un nouveau dispositif de surveillance à domicile avec télé-transmission des informations au service hospitalier a été conçu en partenariat avec la société ABS Median : le système s’appelle ECRIN (enregistreur cardio-respiratoire informatisé).
Après une phase probatoire d’évaluation clinique, le système a pu être exploité en routine au CHU d’Amiens (figure 9).
Figure 8 : Partie de logigramme tentant de modéliser les interactions
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Figure 9 : Le système ECRIN en site hospitalier [143]
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I-1-3 Bilan de cette recherche : collaborations, valorisation et perspectives prénormatives
Cette recherche m’a donné l’occasion d’animer ou de collaborer avec de très nombreux groupes de compétences diverses :
- Service Electronique de l’UTC pour la conception des maquettes et prototypes électroniques
- CHU Amiens (Service Pédiatrie Pr Risbourg) et CHU Rouen (Service Pédiatrie Pr Mallet) pour les aspects cliniques de la détection cardio-respiratoire, et les préparations au CCPPRB
- APHP-Hôpital Port Royal (Service Pédiatrie Pr Moriette) pour l’évaluation clinique
- ANVAR dans le cadre de la procédure Transfert et Evaluation de Prototype (TEP)
- Groupement de Laboratoires d’Essais Médicaux (GLEM) pour l’évaluation technique des dispositifs
- Cabinet Brevatome spécialisé dans la rédaction et le dépôt des brevets
- Association Gradient qui a servi de support permanent sur les financements et la gestion administrative
- Société Optelec pour l’exploitation du brevet
- Société ABS Median pour l’exploitation du système ECRIN
- CCPPRB pour la garantie clinique des évaluations biomédicales
Cette recherche a donné lieu à un effort de valorisation et de transfert :
- 1 brevet avec 3 extensions internationales [128] et 1 cession de licence à la société Optelec (système Phydel)
- 1 transfert de technologie avec la société ABS Median (système Ecrin)
- 1 publication dans une revue internationale [5]
- 2 publications dans des revues nationales [63, 86]
- 4 communications dans des congrès internationaux « avec actes » [97, 98, 101, 105]
- 1 communication dans des congrès nationaux « avec actes » [110]
- 1 film à l’usage du public [173]
Mais le plus important est que ce travail m’a permis d’imaginer une nouvelle thématique de recherche que j’appelle « prénormative » et qui est détaillée au chapitre III de ce document.
Les suites prénormatives possibles des travaux précédents et les perspectives d’actions scientifiques concrètes pourraient être :
- identifier un indicateur d’allergénie des électrodes ECG en fonction de l’usage qui en est fait (courte ou longue durée, nourrisson ou adulte…)
- identifier les points faibles des moniteurs cardio-respiratoires au regard de leur sécurité intrinsèque et surtout de la fiabilité de la surveillance réalisée
- développer les analyses de sûreté sur le système « homme-technologie biomédicale », rechercher et proposer des alternatives correctives aux problèmes identifiés
- contribuer au développement des « bonnes pratiques biomédicales à domicile », aux conditions et protocoles d’usage des dispositifs médicaux en hospitalisation à domicile (HAD).
I-2 Travaux sur l’incubateur fermé pour nourrisson
Ces travaux s’insèrent dans une dynamique régionale de recherche, animée par le Pôle GBM Périnatalité-Enfance dont j’ai été l’animateur pour l’UTC de 1994 à 2000. L’horizon de recherche était d’améliorer les connaissances sur le développement humain avant (stade fœtal) et juste après la naissance (stade néonatal), afin de réaliser un « environnement physique et biologique » aussi favorable que possible aux grands prématurés pour leur permettre leur survie immédiate et la maturation assistée de leurs fonctions physiologiques vitales, jusqu’à complète autonomie.
Les outils technologiques sont d’une grande puissance pour modifier et asservir l’environnement physique du prématuré selon ses besoins biologiques : l’incubateur fermé représente ainsi une « bulle environnementale » dont la maîtrise doit être garantie autant sur les capacités techniques que sur les façons de l’exploiter. Les travaux réalisés ont apporté deux enseignements :
Ces observations sont des éléments moteurs pour faire émerger des méthodes en recherche prénormative dans le domaine biomédical afin que la pensée scientifique accède à la normalisation et que ses apports répondent plus rapidement aux enjeux sociétaux de la santé.
I-2-1 Asservissement de l’humidité
Les travaux sur l’incubateur fermé pour nourrisson ont visé dans un premier temps l’amélioration de l’équilibre hydro-thermique, dans le cadre de la THESE de 3ème cycle en GBM (1994, [142]) de Mardson FREITAS de AMORIM, réalisée sous ma direction.
Le prématuré a une peau très fine et perméable qui laisse évaporer de grandes quantités d’eau interne provoquant du même coup son refroidissement immédiat. Les incubateurs classiques chauffent l’air (convection), quelquefois le matelas sur lequel repose le nourrisson (conduction) et encore plus rarement les parois (rayonnement). Ces 3 composantes de chaleur sont assez bien maîtrisées en général, que l’incubateur soit fermé (par habitacle transparent) ou ouvert (incubateur dit « rayonnant »), mais il en est autrement sur les pertes en eau : réchauffer l’enfant provoque aussi immédiatement sa déshydratation, qu’il est donc nécessaire de compenser.
Les incubateurs rayonnants ne sont pas compatibles avec une compensation hydrique via l’environnement puisque ouverts sur l’extérieur, en général l’enfant est alimenté par perfusion. Les incubateurs fermés, quant à eux, utilisent pour la plupart des systèmes d’humidification « passive » comme une boîte à eau sur laquelle passe un flux d’air chaud allant dans l’habitacle.
Dans les gammes de température usuelles, ces systèmes ne permettent pas d’obtenir des niveaux d’humidité suffisants pour éviter des pertes hydriques importantes chez les nouveaux-nés (figure 10).
Nous avons eu l’idée de développer un système actif, à partir de l’asservissement d’un nébuliseur à ultra-sons (figure 11). Ce système est intégré au circuit d’air chauffé de l’incubateur fermé. Le nébulisat est directement produit par une pastille piézo-électrique baignant dans un réservoir d’eau stérile.
Figure 10 : taux d’humidité relative obtenus selon les
réglages
min et max |
Figure 11 : Système d’humidification active |
La fréquence de pilotage influe directement sur le diamètre des microgouttelettes du nébulisat, ce qui permettrait en théorie de mieux maîtriser son impact :
- d’un point de vue physique, plus les gouttelettes sont fines, plus leur transport peut être lointain car elles ont moins tendance à se déposer.
- d’un point de vue clinique, un nébulisat contenant un principe médicamenteux pourrait alors être transporté assez loin à l’intérieur des voies aériennes du nourrisson, pouvant ainsi mieux contribuer à un besoin de thérapeutique via les voies respiratoires.
L’humidité relative RH s’exprime en % et est définie par la formule : RH = 100.PV/PVS , avec :
- PV = pression partielle de vapeur d’eau
- PVS = pression partielle de vapeur d’eau à saturation
Le pilotage habituel des incubateurs fermés en humidité relative cache l’influence de la température sur les pertes hydriques du nourrisson.
En effet, pour le même taux RH, la pression partielle de vapeur d’eau PV n’est pas la même selon la température T puisque la pression partielle de vapeur d’eau à saturation PVS en dépend selon la formule proposée dans la norme AFNOR NF X 15-110 :
(unités : T en Kelvin et P en Pascal )
Les pertes en eau du nourrisson sont directement corrélées à la différence des pressions partielles de vapeur d’eau entre celle de la peau du nouveau-né (PVN) et celle de l’environnement que l’on cherche à contrôler (PV) : PVN= 5948 Pa pour Tpeau=36°C
Le pilotage a donc été développé en pression partielle de vapeur d’eau (PV) et non en humidité relative RH. Grâce à la puissance et la réactivité du nébuliseur ultrasonore, des temps de réponse très rapides aux montées en humidité et des niveaux très stables ont été obtenus (figure 12).
Ceci permet d’associer un réchauffement rapide du nourrisson tout en minimisant ses pertes hydriques, ce qui devrait augmenter son confort et donc sa capacité de guérison. Sous ma direction, les travaux de DEA GBM de Lorena CEVALOS (1997, [153]) ont grandement contribué à la validation clinique de ce nouveau dispositif.
Le pilotage de l’humidité par le taux RH est encore largement proposé par les constructeurs et donc communément utilisé par les services médicaux hospitaliers. Sur les incubateurs fermés disposant de systèmes actifs d’humidité, cela pose un problème de sécurité : il est possible d’obtenir des couples de réglages de l’environnement (RH=90%, Tair=39°C, PVair=6300 Pa) qui induisent physiquement des inversions de flux des pressions partielles de vapeur d’eau (figure 13).
Dans ce cas, le nourrisson (RH=100%, Tpeau=36°C, PVN= 5948 Pa) est un corps « froid » absorbant l’humidité ambiante dans l’air : peu à peu son organisme et ses poumons se remplissent d’eau, son refroidissement par évaporation passive n’étant plus possible, il subit aussi une hyperthermie avec des conséquences pouvant être léthales. Un article a été publié pour avertir de ce phénomène, qui est mieux maîtrisé avec une gestion directe en pression partielle de vapeur d’eau [65].
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Les résultats probants obtenus autant sur le plan technique que clinique, ont permis au partenaire industriel Mediprema de commercialiser dans sa gamme ISIS un nouvel incubateur « SAHS : Système Actif d’Humidification Stérile » (figure 14).
Pour des raisons commerciales et d’adaptation aux pratiques médicales en cours, l’asservissement en humidité reste toutefois sur des consignes en % d’humidité relative.
Le gain technologique d’une gestion en pression partielle de vapeur d’eau n’a donc pas été exploité.
L’ensemble de ces travaux et des partenariats multidisciplinaires noués, ont permis de rédiger un article collectif de fond (83 pages, figure 15) sur le sujet du maintien de l’équilibre hydro-thermique du nourrisson et des impacts sur les dispositifs médicaux [4].
Le recensement des savoirs physiologiques a été réalisé par mes collègues de la Faculté de Médecine d’Amiens (JP LIBERT et V. BACH) pendant que j’assurais la synthèse technique complète, de l’histoire du premier incubateur aux perspectives futures, en passant par l’explication des avantages et inconvénients des appareils actuels [4].
![]() Figure 14 : Incubateur commercialisé avec un système actif et piloté en humidité relative |
![]() Figure 15 : Article de fond publié sur l’asservissement en température et humidité des incubateurs pour nourrissons [4] |
I-2-2 Maîtrise des nuisances acoustiques
Dans un second temps, les travaux sur l’incubateur fermé ont porté sur la maîtrise de l’environnement acoustique (figure 16) avec 2 objectifs principaux :
- assurer le confort du nouveau-né afin de contribuer à la rapidité de sa guérison,
- garantir l’appel sonore au personnel médical en cas de problème détecté, sans déranger le nourrisson.
La genèse de cette interrogation est venue des observations connexes réalisées au cours des travaux précédents et d’une anticipation sur le fait qu’un environnement assez silencieux permettrait éventuellement de développer un nouveau type de détection respiratoire sans contact via le bruit naturel de la respiration du nourrisson. Des travaux ont été menés sous ma direction dès 1991 dans le cadre de la préparation d’un doctorat GBM de Ziad BOUKHALED, mais n’ont pas été finalisés par une soutenance de thèse suite à l'embauche du Doctorant en 1994 dans un emploi extérieur au monde académique [141].
Figure 16 : Système d’analyse acoustique de l’environnement du nourrisson [141]Les études physiologiques montrent une sur-sensibilité auditive des nourrissons par rapport aux adultes ainsi que des seuils légèrement plus élevés (de 10 à 20 dBA). Les mesures acoustiques réalisées sur le spectre [0, 20 kHz] dans le cadre de la THESE GBM, sous ma direction, de Mokrane ABDICHE (2000, [140]) sur une série d’incubateurs en sites hospitaliers confirment les résultats internationaux sur le sujet : le nourrisson en incubateur fermé est en permanence dans une ambiance sonore comprise entre 55 dBA et 69 dBA, la source principale de bruit étant le service hospitalier lui-même avec des contributions allant de 53 dBA à 64 dBA.
Le bruit propre des incubateurs, en fonctionnement normal, au niveau de la tête des nouveaux-nés est généralement inférieur à la limite normalisée de 60 dBA (norme AFNOR NF EN 60601-2-19).
La situation est par contre critique quand l’incubateur émet une alarme : dans 100% des cas, l’intensité sonore à 3 m pour avertir le personnel médical est inférieure à la valeur minimale normalisée de 80 dBA. En prenant comme référence la norme américaine ANS/AAMI/CDV-1 II36, le seuil minimal de 65 dBA n’est dépassé que par 40 % des appareils. Des niveaux d’alarme à 3 m inférieurs au bruit ambiant moyen des services (59 dBA) sont même décelés dans 32% des cas (figure 17, [140]).
Il y encore encore plus inquiétant quant à la maîtrise de la technologie biomédicale et du service que l’on en attend : dans 44% des cas, le niveau sonore de l’alarme est plus important à la tête du nourrisson qu’à 3 m de l’incubateur… (figure 18, [140]).
![]() Figure 17 |
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Ces constats nous ont amené à faire des propositions d’amélioration portant sur les sources externes et internes de bruit occasionnel ou continu dans le service hospitalier :
- sensibiliser le personnel médical à cet aspect en se mettant « à la place » du nourrisson (l’incubateur est une « caisse de résonance » des bruits internes et externes…)
- faire évoluer les comportements du personnel soignant (éviter la radio, les chocs, les discussions proches, les appels téléphoniques, les interpellations et éclats de voix, les claquements de porte, les objets sur l’incubateur…)
- utiliser des poubelles dont le couvercle est muni d’amortissseurs, des distributeurs de papier à feuilles prédécoupées
- utiliser des chaussures à semelles souples, des revêtements de sol et muraux non-bruyants et non-réverbérants
- organiser le service en box ou salles individuelles
- contrôler les niveaux sonores lors de la maintenance des appareils du service (ventilateurs, humidificateurs…)
Une recherche approfondie de caractérisation vibro-acoustique intrinsèque de l’incubateur nous a permis de réaliser une cartographie des sources sonores du bâti lui-même en chambre anéchoïque de l’UTC [140]. Les origines vibratoires et les sources de rayonnement secondaires ont été identifiées : ventilateur, conduit d’air, cache-bâti, habitacle, alarme (figure 19, [140]).
Figure 19 : cartographie des sources sonores du bâti d'un incubateur pour nourrissonsDe même, la fonction de transfert acoustique des parois de l’habitacle a été mesurée en salle réverbérante de l’UTC :
Les améliorations instrumentales suggérées dans ces travaux sont :
I-2-3 Bilan de cette recherche : collaborations, valorisation et perspectives prénormatives
J’ai mis en œuvre et animé différentes collaborations avec des groupes de compétences multidisciplinaires pour réaliser ces travaux :
La valorisation scientifique et le transfert technologique des travaux sur l’incubateur fermé s’est faite sous forme de :
Cette recherche comporte également des potentiels de développement prénormatif dont les perspectives pourraient être :
I-3 Travaux sur les capteurs sans contact
Les travaux sur les capteurs ont commencé sous ma direction, dès 1990 avec les travaux de Ziad BOUKHALED [158]. Ils sont une constante dans l’intérêt biomédical associé aux nourrissons et à l’instrumentation, qu’elle soit hospitalière ou à domicile. On cherche à mesurer le maximum de variables physiologiques tout en minimisant les traumatismes ou inconforts dus aux contacts et interactions capteurs-nourrissons.
Ces travaux visent la surveillance continue, atraumatique, voire sans contact, de 3 paramètres physiologiques fondamentaux pour le suivi clinique des nourrissons en incubateur : la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire et la température interne.
De nombreuses idées très créatives ont été recherchées, émises et testées pour la détection « sans contact » de ces 3 variables. Le terme « sans contact » va de la détection réellement « à distance » à celle plus indirecte, mais toute aussi atraumatique, via le support naturel sur lequel repose le nouveau-né (matelas, lit, bâti..) ou l'interface entre le nourrisson et son matelas.
I-3-1 Détection de la fréquence cardiaque
La détection « sans contact » ou atraumatique de la fréquence cardiaque d’un nourrisson en incubateur fermé peut s’obtenir :
Figure 20 : Schématisation du principe de détection cardiaque par balisto-cardiographie [149]
- La masse sanguine pulsatile de 5 à 7 ml éjectée à des vitesses de 26 à 36 cm.s-1, génère une quantité de mouvement Q d’environ 140 à 270 g.cm.s-1. Pour un nourrisson compris entre 500 g et 2 kg, la force F estimée au niveau de l’interface peau-matelas va de 9 à 180 mN.
- Un simulateur de nourrisson avec battements cardiaques a été mis au point pour la circonstance afin de démontrer la faisabilité technique d’une telle détection (figure 21). Le capteur se présente sous forme de plusieurs très fines lamelles piézo-électriques (figure 22) positionnées en différents endroits sur le matelas du nourrisson.
- Des mesures unipolaires (épaules, hanches) et différentielles réalisées sur le simulateur montrent des résultats motivants : la sensibilité du capteur piézoélectrique est suffisante, le rapport signal/bruit est amélioré par les mesures différentielles et des filtrages conventionnels (Butterworth, Chebyshev) ou adaptatifs. Ce travail sur le simulateur pourrait connaître des suites dès que des conditions favorables se présenteront (projet prénormatif ou clinique, partenaire industriel…).
Figure 21 : Simulateur de nourrisson
avec battements cardiaques mécaniques [149]
Figure 22 : Capteur piézo-électrique
utilisé pour la balisto-cardio-graphie [149]
I-3-2 Détection de la fréquence respiratoire
La détection « sans contact » de la fréquence respiratoire d’un nourrisson en incubateur fermé peut s’obtenir :
- à partir des mouvements respiratoires thoraciques ou abdominaux :
- télémétrie ultrasonore :
- Mesure des mouvements à distance par ondes acoustiques, voie non explorée
- télémétrie laser :
- Idem détection cardiaque, quelques travaux, voie non explorée
- faisceau laser coupé :
Voie explorée sous ma direction via les travaux de Ziad BOUKHALED (1994, [141]). Une instrumentation a été réalisée avec un émetteur d’un laser rouge HeNe de faible puissance (inférieure aux normes) diffracté sous forme d’une lame (de type barrière optique industrielle) et des renvois optiques ingénieux croisant sur le volume où le nourrisson est censé dormir (figure 23).
Des expérimentations sur simulateur de nourrisson et sur adultes ont démontré une faisabilité physique de ce principe sur la détectabilité des mouvements respiratoires dans ce volume.
La sécurité laser-œil et laser-peau du nourrisson est à approfondir avant d’imaginer poursuivre dans cette voie. Le travail a fait l’objet d’une communication au Congrès de la Société Française des Lasers Médicaux en 1994 [114].
Figure 23 : Schématisation du principe de détection
des mouvements respiratoires par coupure d’un faisceau laser [141]
- à partir des sons respiratoires :
- mesure acoustique différentielle :
Mesure en 2 points, l’un proche des voies aériennes, l’autre non soumis aux sons respiratoires, pour éliminer le bruit acoustique de mode commun : voie non explorée.
Voie explorée sous ma direction via les travaux de Ziad BOUKHALED [141].
Une expérimentation en milieu clinique a permis de recueillir les sons respiratoires via un microphone visant la tête du nourrisson, dans une gamme de fréquences élevées [1600 Hz, 2300 Hz], exploitant les effets de rayonnement de l’habitacle sur ses fréquences propres [230 Hz, 5900 Hz].
Un traitement du signal fait ressortir une enveloppe corrélée au rythme respiratoire (figure 24). Un synoptique de moniteur respiratoire acoustique a été proposé sur ce principe
Figure 24 : A droite : sons respiratoires d’un nourrisson en incubateur, avant et après traitement du signal acoustique.
A gauche : signaux respiratoires comparés avec une référence en rhéoraphie d’impédance [141]
- à partir des flux aériens respiratoires (avantage de la détection des apnées obstructives) :
- analyse du gaz carbonique expiré (CO2) :
Voie explorée sous ma direction via le DEA GBM de David RYCHEN, 1998 [151].
Un simulateur de nourrisson qui expire de l’air chargé en CO2 à 5% a été réalisé pour expérimenter la faisabilité de détecter le flux respiratoire en incubateur fermé (figure 25).
L’instrumentation utilise un émetteur infrarouge à large spectre associé à un système d’occultation à 70 Hz pour améliorer le rapport signal/bruit, un filtre interférentiel à 4,17 ± 0,017 µm et un détecteur photoconducteur PbSe associé à une cellule de refroidissement à effet Peltier.
Des volumes expiratoires aussi petits que 16 ml par cycle, sur des fréquences de 35 cycles/mn, sont aisément détectés dans le flux d’air circulant, chaud et humide, au sein de l’incubateur (figure 26).
La qualité de détection est fonction du positionnement du système émetteur-récepteur IR par rapport à la tête du nourrisson, couché sur le dos. Les écarts ne doivent pas dépasser ± 15° en orientation de la tête et ± 5 mm en déplacement longitudinal. Ces contraintes opérationnelles font que les travaux nécessitent encore des approfondissements avant d’envisager l’expérimentation clinique.
Figure 25 : Système de détection du CO2 expiré
par mesure infrarouge [151]
Figure 26 : Résultats expérimentaux sur simulateur de la détection du CO2 expiré [151]
mesure thermique des flux aériens :
Figure 27 : Traitement d’une image thermo-graphique visant la détection respiratoire chez le nourrisson [141]
I-3-3 Détection de la température interne
La détection « sans contact » de la température interne d’un nourrisson en incubateur fermé peut s’obtenir :
I-3-4 Bilan de cette recherche : collaborations, valorisation et perspectives prénormatives
Pour mener ces travaux de recherche, différentes collaborations multidisciplinaires ont été nécessaires :
La valorisation scientifique des travaux de recherche sur les capteurs sans contact s’est faite sous forme de :
Les perspectives en recherche prénormative pourraient être :
Chapitre II : Implication dans l’encadrement de chercheurs
Développement d'une plate-forme de diagnostic et de monitorage acoustique appliquée aux incubateurs pour nourrissons. M. Mokrane ABDICHE - GBM - Thèse GBM soutenue à l’UTC en janvier 2000
- Partenaire industriel : BioMS
- Débouché de l’étudiant : Poste d’ingénieur projets en mesure acoustique dans une société de services technologiques
Suivi des variables physiologiques par des capteurs sans contact adaptés à la surveillance des nouveaux-nés en incubateur. M. Ziad BOUKHALED - GBM – début en 1991, non terminée
- Partenaire industriel : BioMS
- Débouché de l’étudiant : embauche du thésard par une entreprise en 1994
Contribution à la conception et au développement d'un nouvel incubateur : Système de contrôle d'humidité relative et monitorage cardio-respiratoire. M. Mardson FREITAS DE AMORIM - Thèse GBM soutenue à l’UTC en juillet 1994.
- Partenaire industriel : Médipréma
- Débouché de l’étudiant : Professeur à l’Université de Curitiba au Brésil
Prévention de la mort subite du nourrisson. Analyse systèmique et de défaillance du système nourrisson. Evaluation de l'utilisation actuelle de moniteurs à domicile. Développement d'un nouveau moniteur adapté à cet objectif. Dr Alain De BROCCA - Thèse GBM soutenue à l’UTC en décembre 1993.
- Partenaire industriel : ABS Médian
- Débouché de l’étudiant : Praticien hospitalier au CHU Amiens
2003-2004 : Etude de faisabilité d’un banc de test des performances des électrodes électrophysiologiques (contrat avec société C3A). M. MBOM NTAMACK – GBM - Débouché de l’étudiant : Ingénieur support en radiothérapie, Sté BrainLab, Toulouse
2002-2003 : Contribution au développement d'un nouveau capteur ECG pour le système ©CardioPic (contrat avec société C3A). M. DIAB (Liban) – GBM - Débouché de l’étudiant : Thèse en co-tutelle UTC-Liban
2002-2003 : Approche scientifique de la conception et validation de bonnes pratiques en contrôle qualité des systèmes médicaux de ventilation artificielle (contrat avec société SODEREL). Ch. PETIT – GBM - Débouché de l’étudiant : Ingénieur Produit, Sté SAIME, Paris
2001-2002 : Faisabilité d'une détection sans contact de la fréquence cardiaque chez les nourrissons et développement d'un simulateur biomécanique cardiaque. W. HASSAN (Liban) – GBM - Débouché de l’étudiant : Enseignant-Chercheur, Université au Liban
2000-2001 : Etude de faisabilité de capteurs sans contact pour la surveillance cardiaque des nourrissons en incubateur. C. AMARAL - GBM – non terminé, retour au pays (Brésil). Débouché de l’étudiant : inconnu
1997-1998 : Etude de faisabilité d'un détecteur respiratoire sans contact pour le nourrisson en incubateur. D. RYCHEN GBM, Débouché de l’étudiant : Ingénieur Conception Electronique, Sté EMKA Tech, Paris
1996-1997 : Conception d'un système de détection respiratoire sans contact des nourrissons en incubateur. M. TCHOUNDA - GBM - non terminé, retour au pays. Débouché de l’étudiant : inconnu
1994-1997 : Contribution à l’analyse et à la validation clinique d’un nouvel incubateur asservi en humidité. Mme L. CEVALLOS - GBM - non terminé pour cause de maternité. Débouché de l’étudiant : praticienne hospitalière au CHU Amiens
1992-1994 : Bases de développement d’un outil informatique de traitement de l’ECG. Dr JF KULIK - GBM - Débouché de l’étudiant : Président de la société Planet HealthCare, Loos
1991-1992 : Elaboration d'un prédicteur et optimisation d'un algorithme d'asservissement d'actionneurs pilotant la surface d'un miroir. D. OUATTARA - CDS - Débouché de l’étudiant : inconnu
1990-1991 : Commande optimale en optique adaptative, simulation des performances d’un algorithme utilisant la décomposition modales du miroir. M. NEMOUCHI - CDS - Débouché de l’étudiant : inconnu
1990-1991 : Elaboration d’une plate-forme temps réel de traitements d’image vidéo associés à la reconnaissance de formes, applications biomédicales. M. MANSOURI - GBM - Débouché de l’étudiant : inconnu
1989-1990 : Etude et réalisation d'un protocole d'évaluation technique et clinique d'une nouvelle méthode de détection de la respiration à partir de l'ECG chez le nourrisson (collaboration avec le CHU d'Amiens). Z. BOUKHALED - GBM - Débouché de l’étudiant : ingénieur produits chez BioMS.
1986-1988 : La M.S.I.N. : Etat actuel des connaissances et mise en place d'un système d'exploration multi-fonctionnelle pour des nourrissons de moins de 6 mois, en vue d'explorer leur statut neuro-végétatif et neuro-hormonal (collaboration avec le CHU d'AMIENS). Dr A. DE BROCA - GBM - Débouché de l’étudiant : praticien hospitalier CHU Amiens
1986-1988 : Asservissement de l'injection d'halogénés liquides dans un circuit fermé d'anesthésie (en collaboration avec le CHU d'AMIENS). S. LARGILLIERE - GBM - Débouché de l’étudiant : PDG Société BOW Medical
1985-1987 : Surveillance instrumentale de la respiration (en collaboration avec le CHU de STRASBOURG). M. LICHNEWSKY - GBM - Débouché de l’étudiant : inconnu
1985-1986 : Etude des facteurs physiques et physiologiques de modulation de l'ECG chez l'enfant et l'adulte. Critères d'optimisation. Ph. MEREAU - GBM - Débouché de l’étudiant : inconnu
II-3 Mission particulière « Qualité en Thèse et Post-Doc »
J’ai accepté de prendre la responsabilité d’animer un travail collectif que m’a confié la Mission Qualité du Ministère de la Recherche en 2004. L’objectif était de mesurer « l’état du terrain » en terme de qualité perçue et d’en synthétiser les éléments pertinents et constructifs pour l’amélioration éventuelle de la situation.
Pour ce faire, j’ai mis au point une cartographie générique d’un processus de recherche pour communiquer facilement et identifier explicitement les points concernés par les vécus exprimés (figure 28). Un site web extranet a aussi été ouvert pour la diffusion de l’action, la traçabilité et la capitalisation des travaux menés [170].
Figure 28 : Cartographie processus d’une activité de recherche exploitée pour identifier
les problèmes et bonnes pratiques vécus par les acteurs du terrainEn un an, d’octobre 2004 à octobre 2005, j’ai pu recueillir des données auprès de 160 contributeurs exprimant 217 faits vécus, se répartissant en 142 problèmes et 75 bonnes pratiques.
La cartographie processus générale d'une activité de recherche a permis à chaque contributeur de situer exactement sur les sous-processus concernés les faits relatés, qu'ils soient considérés comme "problèmes" ou "bonnes pratiques". Une représentation synthétique sous forme de graphe radar (figure 29) montre alors clairement un recouvrement important des problèmes perçus par les bonnes pratiques exprimées.
Figure 29 : Recouvrement important des problèmes (en bleu) par les bonnes pratiques (en rouge)
lors de l’analyse des faits exprimés par les contributeurs au groupe de travail « Qualité en Thèse et Post Doc »Ce constat montre que généralement des solutions existent déjà aux problèmes vécus et qu’une mutualisation sur les pratiques en recherche pourrait apporter du progrès. Ceci a permis d’exprimer un ensemble de recommandations qui pourrait être publié sous forme d’un recueil de « bonnes pratiques pour les travaux de thèse et post-doc ».
II-4 Encadrements d’autres étudiants
Une activité importante d’ingénierie pédagogique, de suivi et d’organisation logistique m’incombe à ce niveau avec une moyenne annuelle d’encadrement d’étudiants :
Ecole Doctorale :
- CP13 : Démarches Qualité en Recherche (créateur et responsable)
- 48 h d’enseignement avec suivi d’un projet, 4 jalons, soutenance orale, rédaction d’un article et capitalisation web
Master Sciences, Technologies, Santé (STS) (anciennement Master Recherche "BMGBM" et Master Professionnel "MTS") :
- STS 70 (anciennement SM06) : Management des Organisations Biomédicales (créateur et responsable)
- 57 h d’enseignement, projet, jalons, soutenance orale, article, capitalisation web
- STS 51 (anciennement GB02) : Capteurs et instrumentation biomédicale
- 7 h d’enseignement, fiche technique, soutenance poster
Master Management de la Qualité (MQ) :
- QP01 : Pilotage du Progrès et de la Performance (créateur et responsable)
- 36 h d’enseignement, ateliers d’appropriation, capitalisation web
- QP10 : Projet d’Intégration en Management Qualité (créateur et responsable)
- 60 h d’enseignement, projet, soutenance orale, poster, article, capitalisation web
- ST01 : Stage d’Observation et de Découverte
- recherches d’offres et suivis par an en Management Qualité 1ère année (≈ 10/an)
- rapports écrits, évaluations tuteurs
- ST02 : Stage Professionnel de Longue Durée (16 à 20 semaines)
- recherches et gestion des offres auprès des entreprises (> 100/an)
- ≈ 15 suivis sur site /an et ≈ 30 rapports écrits, posters, soutenances orales, évaluations tuteurs, capitalisations web
Cursus « Ingénieur» :
- BM04 : Acquisition et traitement de données biomédicales
- 8 h d’enseignement
Certification Professionnelle « Technicien Supérieur en Ingénierie Biomédicale Hospitalière »
- 11 semaines d’enseignement théorique : organisation générale, suivi, ≈ 60h d’enseignement/an
- 11 semaines de stage pratique : recherches d’offres, suivis sur sites, rapports, posters, oraux, capitalisations web (≈ 15/an)
- Particularité : la seule Certification depuis la création de l’UTC, auto-financement total.
II-6 Responsabilités administratives et de gestion
Recherche :
- Responsable de l'UV CP13 en Ecole Doctorale : "Démarche Qualité en Recherche" depuis 2002.
- Animateur du premier réseau français d'échanges d'expériences en qualité-recherche (ECHIQUIER) depuis 2002.
- Animateur du Programme Pluri-Formation "Qualité en Recherche UTC", plan quadriennal recherche 2000-2003.
- Organisateur des Colloques Sientifiques du Pôle GBM de la Région Picardie en 1995 et 2000 (≈ 120 participants) (figure 30)
- Co-animateur du Pôle Régional GBM "Périnatalité-Enfance" de la Picardie de 1994 à 2000 (50 personnes).
- Animateur-Relais pour la Picardie du réseau européen AIRE-VALUE de 1994 à 1996.
Figure 30 : Colloques Sientifiques du Pôle GBM
de la Région Picardie en 1995 et 2000Enseignement :
- Co-responsable de la spécialité du Master Management de la Qualité depuis 2004.
- Co-animateur du Master Management des Technologies en Santé de 1995 à 2006.
- Responsable de la Certification Professionnelle TSIBH (ingénierie biomédicale) depuis sa création en 1982
- Co-responsable pédagogique du DESS "Quéops" (UTC+ENSP+Univ. Montréal) de 2000 à 2002 devenu une modalité « à distance » du Master Qualité sur le secteur Santé.
Gestion d’équipes :
- Responsable du Service Electronique de l'Université de Compiègne de 1990 à 2001 (6 personnes)
- Directeur du Département des Services Scientifiques Communs UTC, de 1994 à 1999 (18 personnes)
- Responsable organisation et gestion du Projet "Démarche Qualité à l'UTC" de 1996 à 1997
- Responsable du Programme Pluri-Formations SSC 1992-1995 (contrat quadriennal avec MENRT)
Responsabilités collectives :
- Membre de la Commission Nationale de Normalisation AFNOR « Qualité en Expertise » depuis 2007
- Membre de la Commission Nationale de Normalisation AFNOR "Qualité en Santé" depuis 2000
- Membre de la Commission Nationale de Normalisation AFNOR "Qualité en Recherche" de 2000 à 2005
- Suppléant du représentant de la Conférence des Présidents d’Universités à la Commission AFNOR "Qualité en Recherche" de 2001 à 2004
- Personnalité Qualifiée au Conseil National de l’Evaluation Sociale et Médico-Sociale de 2006 à 2007
- Membre du Conseil d’Administration de l'Association Gradient de 1996 à 2005 (secrétaire de 1996 à 1999)
- Membre du CA de l'Institut de Maintenance Biomédicale de Bordeaux de 1995 à 1999
- Trésorier-Adjoint de la Fédération Nationale des Pôles en Génie Biomédical de 1996 à 1998
- Membre du CA de la Fédération des Pôles de Recherche en Génie Biomédical de 1994 à 1998
- Membre du Jury du Prix Intermédica en 1991 et 1995 (Salons professionnels)
- Président de l'Association Picarde de Recherche sur la Mort Subite du Nourrisson de 1986 à 1994
II-7 Bénéfices mutuels et progrès capitalisables
II-7-1 Progrès sur la visibilité externe et la notoriété de l’activité
Pour assumer mes activités d’ingénierie pédagogique, j’ai développé des savoir-faire importants sur les systèmes d’information qui me permettent via des sites en internet ou extranet, de gérer, suivre et capitaliser toutes les activités au bénéfice des étudiants, professeurs et administrateurs des formations. Actuellement, je suis webmaster de 7 sites différents visant la capitalisation et la traçabilité des travaux réalisés.
Les résultats en fin 2008, de cette action démarrée depuis 1997, permettent l'accès à 429 travaux d’étudiants (stages, projets, études…), validés, autorisés et capitalisés sur internet (figure 31) :
Figure 31 : Exemple de page web de capitalisation des stages et projets d’étudiants sur Internet (Master Management de la Qualité)Ceci a induit une dynamique de valorisation avec des effets bénéfiques mutuels auto-entretenus :
Le succès des savoir-faire appliqués a été démontré par les classements 2007 et 2008 du cabinet de recrutement SMBG (www.smbg.fr) dans le « TOP 10 des meilleurs masters » et mastères spécialisés français du Master Management de la Qualité de l’UTC (la seule création pédagogique du quadriennal UTC 2004-2007).
En septembre 2007, l’ISO (www.iso.ch) a également retenu le programme de formation mutualisé Mastère Spécialisé NQCE et Master MQ dans le « TOP 6 des Nominés Internationaux » (www.iso.org/iso/the_2007_iso_award) pour la contribution à l’enseignement et au développement de la normalisation.
Cela prouve que la maîtrise des processus associée à l’attractivité scientifique peut valoriser très rapidement une action d’enseignement supérieur.
II-7-2 Progrès sur les processus et performances internes
La vocation de la recherche est de produire de nouvelles connaissances et de les diffuser au sein de la société. Les deux missions convergent sur le besoin de communication : il s’agit de publier et de communiquer auprès des publics concernés. Dès le départ de l’activité de recherche, il est implicitement demandé un effort de publication, en qualité et quantité, et des communications dans des congrès internationaux. Cette demande peut toutefois être ralentie par des effets d’attente suite à la prise de brevets et les cessions de licence associées.
De 1986 à 1998, j’ai décliné mon activité de recherche au sein de l’URA CNRS 858, puis de l’UMR 6600 avec cette attente implicite de production scientifique sans avoir un accès facile à des exemples ou des directives claires pour mettre en œuvre et développer mes « talents » en publication et communication.
Selon leur qualité perçue, les travaux réalisés donnaient lieu à une publication scientifique vécue un peu « comme une cerise sur le gâteau ».
Le processus de publication que j’appliquais était souvent implicite et peu formalisé (figure 32). Le résultat chiffré de cette période de 13 ans indique une moyenne de production d’environ 1,5 publication par an.
A partir de 1999, j’ai concentré mon intérêt sur les démarches qualité, entrepris une formation personnelle sur ce thème et commencé à appliquer pour moi-même les outils et méthodes d’amélioration continue. J’ai observé mes pratiques, les ai comparées à celles de collègues très productifs scientifiquement et mis en œuvre des améliorations dans mes façons de travailler.
La nouvelle approche que je mets en œuvre consiste à considérer une publication comme le résultat d’un processus maîtrisé entre plusieurs acteurs. La cartographie du nouveau processus montre des jalons de suivi et des itérations de rédaction beaucoup plus formalisés (figure 33). Le résultat chiffré montre que sur la période 1999-2007, soit sur 9 ans, mon taux de production moyen atteint 7,5 publications par an.
La maîtrise actuelle du processus de production quantitative des publications ouvre le champ à l’amélioration qualitative. Le processus maintenant bien maîtrisé sur le champ « professionnel » peut être capitalisé sur celui de la « recherche ».
![]() Figure 32 : Processus de publication utilisé « avant » |
![]() Figure 33 : Processus de publication « après » |
Chapitre III : Recherche Prénormative Biomédicale
III-1 Définitions et cartographies des concepts
La recherche prénormative n’est pas spécifique au secteur de la Santé ou du Génie Biomédical, mais ces domaines peuvent représenter de bons terrains d’analyse et d’élaboration de méthodes avec des enjeux sociétaux et économiques importants. Ces domaines sont encore exploratoires et nécessitent de rechercher des définitions quand elles existent ou d’en proposer de nouvelles. C’est ce que je propose ci-dessous en m’aidant de représentations graphiques des concepts et interactions mis en jeu afin de bien justifier le sens, la raison d’être et la robustesse de l’activité de recherche envisagée.
III-1-1 Regards sur la « Normalisation»
Le point de départ de la réflexion est la normalisation dont l’importance s’est considérablement accrue avec d’une part la mondialisation des échanges économiques et d’autre part la dynamique d’intégration européenne pour de nombreux pays tiers. Les définitions réglementaires françaises sur la normalisation se trouvent dans un Décret de 1984, dont le contenu fait l’objet depuis 2008 d'une étude modificative :
Définition de la « normalisation » selon
le Décret français n° 84-74 de 1984 :
Avec l’évolution de la définition proposée sur la normalisation, une tendance apparaît quant à la raison d’être d’une norme : de la seule résolution de problèmes techniques ou commerciaux entre partenaires (version de 1984), elle viserait principalement le consensus entre toutes les parties intéressées, sur un secteur élargi aux méthodes et organisations, avec un soutien à l’économie et l’innovation respectant l'environnement et le progrès social. Il est aussi explicitement annoncé que les normes peuvent servir de support aux réglementations en vigueur (spécifications à respecter) et proposer des réferentiels de bonnes pratiques (exemples de bonnnes pratiques).
A ma connaissance, ce projet de loi, accompagné d'un nouveau décret sur la normalisation, pourraient se concrétiser en 2009. Ils feraient suite à l'article 137 de la Loi de Modernisation Economique du 4 août 2008 et le Décret associé n° 2008-1401 du 19 décembre 2008 concernant la reconnaissance officielle du Comité Français d'Accréditation (COFRAC) comme seule entité nationale d'accréditation et la modification du Code de la Consommation rendant l'accréditation obligatoire pour les organismes de certification de produits et de services.
- Définition de la « normalisation » d’après la Commission Européenne en mars 2008 :
« L’activité de normalisation résulte d’une coopération volontaire entre l’industrie, les consommateurs, les autorités publiques et les autres parties intéressées pour élaborer des spécifications techniques fondées sur un consensus. La normalisation complète la concurrence axée sur le marché, notamment pour atteindre des objectifs tels que l’interopérabilité des produits/services complémentaires et parvenir à un accord sur les méthodes d’essai et les exigences en matière de sécurité, de santé, d’organisation et d’environnement. » (source : Commission des Communautés Européennes, 11/03/2008, COM(2008) 133 final)
Cette définition apparaît dans un document transmis par la Commission Européenne au Conseil Européen, au Parlement Européen et au Comité Economique et Social Européen sur le sujet : « Vers une contribution accrue de la normalisation à l’innovation en Europe ». Il explicite l’engagement stratégique des décideurs européens pour qu’une normalisation « vivante et forte » soit un vecteur de soutien majeur pour contribuer à relever les défis économiques, environnementaux et sociaux.
La Commission Européenne affirme ainsi clairement un lien fort entre normalisation et innovation, alors que généralement la perception implicite sur ce couplage est totalement contraire. Pour la Commission, une normalisation dynamique est un vecteur important d’innovation par :
- l’égalité des chances induite qui permet l’interopérabilité et la concurrence entre les produits et services,
- la diffusion des connaissances inscrites dans les normes permettant de faciliter l’application des technologies,
- l’accompagnement des nouveaux marchés et l’introduction facilitée de systèmes complexes dans des environnements en développement.
Les plans d’action proposés dans ce document par la Commission Européenne peuvent favoriser l’épanouissement d’une recherche prénormative européenne visant à :
- promouvoir des modèles de réglementation fondés sur le recours à des normes volontaires,
- faciliter l’inclusion de nouvelles connaissances dans les normes, à partir notamment de programmes de recherche et d’innovation,
- faciliter l’accès à la normalisation de toutes les parties prenantes en minimisant la complexité du langage des normes et le coût des produits finis,
- instaurer une métrologie européenne forte par l’association des instituts de métrologie nationaux.
En synthèse des regards précédents, nationaux et européens, la normalisation vise donc à :
- expliciter des références pour résoudre des problèmes répétés,
- rechercher des consensus entre toutes les parties intéressées,
- soutenir le développement économique et l’innovation,
- servir de support à la réglementation,
- développer les bonnes pratiques,
- intégrer l’évolution des connaissances.
Les conséquences sociétales et d’intérêt général recherchées par une normalisation « vivante et forte » sont de :
Pour préciser et illustrer le concept, je situe la normalisation à la confluence de trois champs principaux d’activités humaines (figure 34). Les mots étant par essence réducteurs de la pensée, ceux choisis ci-dessous doivent être interprétés avec leur sens le plus large possible :
Figure 34 : Schéma de positionnement
de la « Normalisation» dans les activités humainesLa normalisation a pour vocation d’assurer la sécurité associée à l’exploitation des objets (matériels ou immatériels) mis sur le marché, en confortant ainsi un niveau de confiance auprès de leurs utilisateurs.
La figure 34, qui souligne la position confluente de la normalisation, montre aussi très nettement qu’elle ne peut pas se réduire à un texte régalien intangible, mais au contraire s’insère dans un processus « en boucle » de génération permanente de consensus, allant des besoins humains perçus aux objets censés les satisfaire.
III-1-2 Concept de la « Recherche Prénormative »
Le concept de « recherche prénormative » est assez nouveau dans la culture scientifique européenne et la faisabilité de tels projets est assurément laissé à l’initiative des acteurs motivés. Les tutelles et institutions de recherche ne sont pas encore vraiment sensibilisées puisqu’une interrogation en 2008 des moteurs de recherche associés à leurs sites internet donne les résultats suivants :
Une interrogation réalisée en janvier 2009 sur le site de veille technologique internationale du Ministère Français des Affaires Etrangères et Européennes (http://www.bulletins-electroniques.com/) donne seulement deux résultats pertinents avec "recherche prénormative" :
Il apparaît donc que la recherche "normative" est soutenue principalement par les instances européennes et le Comité Européen de Normalisation sur des enjeux généralement de sécurité, de santé, d'interopérabilité ou de métrologie.
Ces faits démontrent le caractère amont et encore exploratoire de toute recherche prénormative où le « produit » scientifique (la nouvelle connaissance, le nouvel objet) est autant prioritaire en terme d’intérêt d’investigation que le « service » qu’il rend à la société (l'usage qui est fait de la nouvelle connaissance ou du nouvel objet).
Le principe d’une recherche prénormative s’est progressivement dégagé au niveau européen à l’occasion du 6ème Programme Cadre de Recherche et Développement (PCRD) :
"La recherche prénormative vise à fournir une base scientifique pour l'élaboration des prescriptions et normes européennes" (source : Décision du Conseil et du Parlement Européens relative au 6ème PCRD - JOCE L 232/2 29.8.2002 FR)
La recherche prénormative est donc corrélée aux missions de la normalisation dont elle fonde les prescriptions sur des bases scientifiques. Elle apparaît comme une nécessité dans un espace économique et réglementaire commun en construction, encore cloisonné par de très nombreuses références à des exigences réglementaires ou des normes nationales.
Avec ces nouveaux éclairages et en reprenant le schéma précédent, la recherche prénormative peut être représentée et illustrée comme la convergence de trois outils opérationnels « Recherche-Technologie-Qualité » associés aux trois champs sociétaux globaux « Science-Production-Service » (figure 35) :
Figure 35 : Position du concept de la recherche prénormative
dans les activités humaines (…............. : limite concret/abstrait)En résumé :
la fabrication d’un nouvel objet nécessite de prendre en considération les connaissances scientifiques actualisées, les besoins humains à résoudre et les possibilités de production. C’est l’axe « Recherche » de l’activité prénormative.
La technologie choisie pour la réalisation et la diffusion va impacter le prix, la fiabilité, l’accès, la sécurité, la maintenance… C’est l’axe « Technologie » de l’activité prénormative.
Enfin, l’usage de l’objet va induire des perceptions générant plus ou moins de confiance ou de sécurité, c’est l’axe « Qualité » de l’activité prénormative.
Ces trois axes sont autant de regards différenciés et complémentaires utiles à l’élaboration d’une norme pouvant avoir un fort impact sociétal.
III-1-3 Définition et cartographie de la « Recherche Prénormative Biomédicale »
Examinons plus particulièrement le cas de ce que devrait être la Recherche Prénormative Biomédicale à la lumière des analyses précédentes (figure 36) :
Figure 36 : Positionnement de la recherche prénormative biomédicale
et de son impact dans la sociétéAvec l’échelle de quantification implicite de “l’impact”, il est possible d'illustrer qu’une connaissance scientifique peut produire de nouveaux objets, pouvant à leur tour diffuser sur des marchés importants pour rendre service à un nombre potentiellement très important d’individus : il existe donc une cascade amplificatrice dans les impacts respectifs de la Recherche, de la Technologie et enfin de la Qualité.
L’enseignement à en tirer est que toute connaissance nouvelle produite en recherche biomédicale, que ce soit sur les dispositifs médicaux ou les méthodes, induira des impacts amplifiés sur les marchés respectifs (établissements de santé, entreprises, services biomédicaux..) et aura des conséquences sur un grand nombre de patients en terme de confiance et de qualité de soins.Le cycle prénormatif “Recherche-Technologie-Qualité” est en boucle et donc “auto-entretenu”, ce qui implique qu’il est possible de le réaliser à partir de n’importe quel point d’entrée :
A partir de cette analyse, je suggère une définition pour la “recherche prénormative biomédicale”, concept scientifique encore nouveau en 2009, plutôt soutenu par la dynamique européenne et qui s'inspire des projets d'évolution réglementaire française sur la normalisation :
« La recherche prénormative biomédicale vise
à fournir une base scientifique pour l'élaboration de spécifications,
recommandations, bonnes pratiques et normes en Santé, comportant des
solutions consensuelles aux problèmes techniques ou aux usages concernant
les produits, services, méthodes ou organisations en Santé, et
contribuant au développement économique, à
l’innovation et au support éventuel de la réglementation,
dans le respect de l'environnement et du progrès social » |
Sur le plan scientifique "technologie et santé", la recherche prénormative biomédicale vise à fournir des bases crédibles et robustes quant aux recommandations de conception ou d’usage sur les dispositifs médicaux. Elle contribue à développer la confiance dans le service rendu par la technologie pour améliorer la qualité perçue des soins délivrés.
III-2 Retours d’expérience pour lancer une recherche prénormative biomédicale
Les chiffres suivants permettent de situer les enjeux économiques du secteur et de quantifier l’impact d’une action de normalisation :
![]()
Figure 37 : Enjeux économiques comparés entre les « objets » et « usages »
des technologies biomédicales (chiffres 2006)III-2-1 Mes activités vues dans la perspective d’une recherche prénormative biomédicale
Sans le savoir au départ, j’ai mis en pratique les concepts de la recherche prénormative biomédicale. Mon parcours professionnel biomédical m’a en effet permis d’apprendre, comprendre et maitriser des capacités génériques en Recherche, Technologie et Qualité.
Les apprentissages de la rigueur scientifique (lien Recherche-Technologie), de la maitrise des processus et de l’obtention des consensus (lien Recherche-Qualité) et du travail collaboratif en réseau (lien Qualité-Technologie) me conduisent maintenant à pouvoir les capitaliser pour contribuer au développement d'une recherche prénormative biomédicale.
III-2-1-1 Lien Recherche-Technologie :
La maîtrise des capacités requises sur le lien Recherche-Technologie est illustrée par les 14 DEA et 3 Thèses finalisés ayant conduit à de nouveaux « produits scientifiques » (connaissances, capteurs, instrumentations…) sur le secteur des dispositifs médicaux. Ces travaux ont été la source de la synthèse présentée dans les chapitres précédents de ce document.
III-2-1-2 Lien Recherche-Qualité :
La maîtrise des capacités requises sur le lien Recherche-Qualité est démontrée par mes actions de compréhension et d’amélioration des processus associés à la créativité et au succès des projets de recherche : j’ai appris à percevoir et comprendre l’interaction des différents éléments (humains ou technologiques) permettant d’aboutir à un résultat scientifique de qualité.
Cette maîtrise s’est largement développée avec la responsabilité de deux Programmes Pluri-Formations (PPF) pour l’UTC :
Figure 38 : Axes du Programme Pluri-Formations Qualité-Recherche de l’UTC.Au niveau local, les actions qualité-recherche ont permis :
Au niveau national, le développement de la qualité en recherche s’est d’abord opéré via le CNRS intéressé par des séminaires de formation avec un accompagnement individualisé. Chaque année depuis 2004, une vingtaine de personnels des départements sciences de l’ingénieur (SPI, ST2I) sont formés aux outils qualité et mettent en œuvre une amélioration au sein de leur laboratoire [181].
Le succès de cette approche s’est traduit par la création en 2008 du premier réseau qualité en recherche au CNRS, transversal et inter-départemental, avec le soutien de la Mission Ressources et Compétences Technologiques (MRCT) du CNRS [177] et l’appui des anciens personnels formés prêts à collaborer et à diffuser leurs savoir-faire dans ce domaine.
D’autres organismes ont également fait appel à mes savoirs et savoir-faire en qualité-recherche, comme :
le Centre national du machinisme agricole, du génie rural, des eaux et des forêts (Cemagref) dans le cadre d'une amélioration de sa traçabilité et capitalisation des connaissances [174]
Le réseau des documentalistes (Renatis) du CNRS pour améliorer la qualité des services rendus aux unités de recherche [175]
Le Conservatoire National des Arts et Métiers pour contrribuer à l'un de ses certificats de spécialité intitulé "Organisation et Management Qualité en Recherche" [176]
le Laboratoire XLIM de Limoges dans le cadre du développement de sa démarche qualité associée au maintien du Label Carnot obtenu en 2007 [178]
l’Institut de Recherche et Développement dans le cadre du déploiement de ses certifications ISO 9001 [179]
l’Université de Paris VI dans le cadre d’un Diplôme d’Université [182]
Mon investissement dans l’amélioration des processus en recherche m’a permis également de contribuer aux travaux de la Commission de Normalisation « Qualité en Recherche » de 2000 à 2005 et de participer à la conception des 3 documents fondateurs suivants :
![]() Figure 39 : En-tête du document FD X 50-550 |
![]() Figure 40 : En-tête du document FD X 50-551 |
L’expérience acquise en normalisation « santé » et « recherche » se continue en 2009 par une participation à la Commission de Normalisation « Qualité en Expertise » dont les travaux visent à améliorer la confiance dans les expertises en accompagnant la norme existante, NF X 50-110 « Qualité en expertise – Prescriptions générales de compétences pour une expertise » (mai 2003, Ed Afnor), de recommandations approfondies sur trois aspects :
- conception et réalisation d’une expertise
- expertise de projet
- source et valeur des données d’entrée
III-2-1-1 Lien Qualité-Technologie :
Le lien Qualité-Technologie (biomédicale) s’associe aux deux précédents de manière cohérente vis à vis de l’objectif principal en recherche prénormative sur l’amélioration des usages des technologies biomédicales. Les principaux résultats prouvant la maîtrise des capacités requises sont :
Figure 41 : Guide des Bonnes Pratiques Biomédicales en Etablissement de SantéLa reconnaissance acquise et l’accès permanent au réseau des professionnels biomédicaux hospitaliers français et internationaux sont des clefs de succès pour le développement futur d’une recherche prénormative en instrumentation biomédicale. Le succès du Guide auprès de la profession biomédicale hospitalière est mesurable depuis son édition en 2002 jusqu'à fin 2008 :
L’attente implicite et légitime de « sécurité » dans l’usage des technologies biomédicales, en site hospitalier, et de plus en plus dans l’avenir à domicile, fait qu’un organisme comme le Laboratoire National d’Essais (LNE) s’intéresse de près au Guide (3ème séminaire en 2008 [180]) et pourrait être éventuellement associé à des recherches prénormatives communes sur le sujet (figure 42).
Il est à noter que l'élaboration de "bonnes pratiques biomédicales" est en phase avec l'évolution de la normalisation projetée par le Ministère Français de l'Economie, de l'Industrie et de l'Emploi ainsi qu'avec l'approche normative européenne préconisant une action ouverte, consensuelle et menée en réseau.
Figure 42 : L’expérience acquise avec le Guide et les compétences du LNE
pourrait donner lieu à un projet de recherche prénormative biomédicaleIII-2-2 Propositions de projets qualité et prénormatifs en recherche biomédicale à l’UTC
Une fois positionnés les concepts clefs et nouveaux de la recherche prénormative biomédicale, et les atouts permettant d’espérer un succès dans cette voie, il est possible de décliner diverses propositions de projets concrets pouvant être menés à l’UTC dans mon domaine de compétence.
En préalable, il est important de considérer que la recherche prénormative ne peut s’épanouir que dans un environnement où la qualité scientifique et métrologique est assurée. Elle vise en effet à contribuer à l’émergence de consensus qui seront d’autant plus faciles à atteindre s’ils se basent sur des faits scientifiquement mesurés et garantis.
C’est pourquoi, deux étapes sont indispensables avant de décliner toute ambition en recherche prénormative (figure 43) :
Ces deux préalables font l’objet des premiers projets d’action proposés à la mise en œuvre au sein de l’UMR CNRS 6600 « BioMécanique et BioIngénierie ».
Figure 43 : Facteurs permettant l’émergence d’une recherche prénormative1. Projet Qualité-Recherche de l’UMR 6600 :
Les grandes lignes du projet peuvent se décliner de manière visuelle selon un diagramme des décisions : celui-ci vise à communiquer facilement auprès des acteurs concernés et présente en un coup d’œil les objectifs du projet avec leurs mesures de succès envisagées, les plans d’action majeurs à mettre en œuvre, les principaux risques identifiés avec pour chacun d’entre-eux les différentes alternatives envisageables associées à un choix préférentiel d’application si cela s’avère nécessaire (figure 44).
Figure 44 : Déclinaison des objectifs mesurables, plans d’action, risques et alternatives
pour le projet « Qualité-Recherche au sein de l’UMR 6600 »Objectifs :
- Aider la nouvelle Direction à déployer sa politique qualité affichée lors de sa prise de fonction.
- Accompagner les acteurs à tous les niveaux dans la mise en place opérationnelle des processus améliorés.
Méthodologie prévue :
- Obtenir une mission déléguée explicite de la Direction de l’UMR 6600 sur l’action « démarche qualité ».
- Organiser la répartition des tâches à réaliser pour développer le système qualité, en estimant la ressource humaine nécessaire à un équivalent temps-plein de 30%.
- Former une équipe « pilote » interne aux concepts, méthodes et outils qualité (exploitation des acquis capitalisés depuis 2004 sur les actions de formation CNRS Qualité en Recherche).
- Identifier les freins, gênes, obstacles ou inhibiteurs concrets et répétés dans les activités quotidiennes qui pourraient très rapidement être minimisés afin de dégager du temps disponible pour la créativité scientifique et l’amorce d’autres plans de gains sur les processus scientifiques en cours.
- Piloter une dynamique continue d’améliorations pragmatiques et concrètes dans les pratiques quotidiennes qui se cumuleront pour des bénéfices visibles et perçus par les chercheurs.
- Approfondir peu à peu la démarche sur des projets plus conséquents avec l’aide d’étudiants en Master Management de la Qualité, sur des processus structurants (cartographie de l’activité de recherche, accueil optimisé des nouveaux entrants, exploitation du cahier de laboratoire, adéquation activités-compétences-poste, traçabilité des activités, capitalisation et sauvegarde des données etc…).
- Communiquer périodiquement sur les résultats atteints et les enseignements pouvant être tirés afin d’avoir un progrès partageable et partagé.
Mesures possibles du succès :
- % des plans d’amélioration atteints versus ceux prévus.
- augmentation de la qualité perçue par le personnel de son environnement et de ses conditions de travail.
- augmentation de la production scientifique par chercheur.
- existence et emploi d’un manuel qualité sur les plateformes et bancs expérimentaux (en lien avec le Label Carnot).
Risques et alternatives sur ce projet
Risque 1 : Perte de sens de la démarche : les acteurs oublient ou ne voient pas ce que la démarche qualité peut leur apporter
- Alternative 1 : réaliser une planification dynamique stratégique validée par l’UMR 6600 (mission, vision, stratégie, objectifs, plans d’action..) et l’afficher en plusieurs endroits physiques (salles de détentes et couloirs de passages fréquents via des posters A0) et numériques (site web de l’UMR, wiki, site UTC…).
- Alternative 2 : communiquer rapidement sur les gains concrets obtenus par les acteurs volontaires pour eux-mêmes, réaliser un document « success story » et le diffuser via l’extranet de l’UMR.
- Alternative 3 : organiser des échanges d’expériences avec des laboratoires extérieurs afin d’enrichir les points de vue, d’exciter les curiosités et de rehausser les motivations internes.
Risque 2 : Lassitude organisationnelle : les acteurs voient les apports mais n’envisagent pas de mettre en œuvre les évolutions dans leurs pratiques.
- Alternative 1 : identifier une « récompense » interne permettant d’augmenter l’attractivité au changement (subvention UMR augmentée, frais de fonctionnement pris en charge, bourse complémentaire pour les doctorants…).
- Alternative 2 : former les jeunes chercheurs et doctorants aux démarches et outils qualité afin de compenser les lassitudes détectées chez les acteurs de leur entourage.
- Alternative 3 : promouvoir auprès de la Direction à la Recherche et de l’UTC une politique d’établissement afin de bien montrer l’implication globale de tous les acteurs sur une démarche qualité et favoriser ainsi un effet d’entraînement collectif.
2. Projet « Plateforme en Métrologie Biomédicale » :
Le diagramme des décisions de ce projet est un peu plus étoffé que le précédent au niveau des risques identifés et des alternatives envisagées (figure 45). Cette proposition se doit bien sûr d’être comprise, amendée et validée par les différents chercheurs et ingénieurs qui seront contributeurs à la démarche de maîtrise des incertitudes expérimentales.
Figure 45 : Déclinaison des objectifs mesurables, plans d’action, risques et alternatives
pour le projet « Plateforme en Métrologie Biomédicale »Objectifs :
- Consolider et diffuser la démarche d’amélioration continue des pratiques scientifiques débutée lors du contrat quadriennal 2000-2003 (PPF Qualité-Recherche).
- Valider la robustesse des expérimentations mises en œuvre au sein de l’UMR 6600 Biomécanique et Bioingénierie
Méthodologie prévue :
- Former des expérimentateurs volontaires aux principes de la maîtrise métrologique et au respect des exigences de l’ISO 17025.
- Mesurer la situation initiale quant au niveau de robustesse métrologique sur les expérimentations montées.
- Identifier les processus et procédures pertinentes à suivre pour améliorer cette robustesse.
- Accompagner la mise en œuvre des plans d’action et la maîtrise des facteurs d’influence sur les mesures réalisées.
- Valider le système de qualité et de traçabilité dans la chaine de mesure associée aux expérimentations.
- Développer un support technique à la calibration ou à l’étalonnage des appareils de mesure avec l’aide du service électronique de l’UTC (étalons, procédures normalisées, laboratoires agréés, suivis des dispositifs de contrôle…).
- Maintenir une veille normative sur la métrologie applicable dans le secteur scientifique biomédical, éditer et communiquer des synthèses utiles.
- Capitaliser et communiquer sur les bonnes pratiques probantes en expérimentation afin d’en diffuser l’usage.
Mesures possibles du succès :
- % des procédures respectées de maîtrise métrologique ISO 17025 (chapitre 5) pour chaque nouvelle expérimentation.
- diminution de l’incertitude dans les mesures réalisées.
- diminution du délai pour obtenir une série de résultats expérimentaux maîtrisés.
- % de manuels qualité mis en œuvre dans les expérimentations.
Risques et alternatives sur ce projet :
- Risque 1 : Complexité apparente de la démarche : les acteurs trouvent que c’est « usine à gaz » par rapport à leurs besoins et leurs habitudes.
- Alternative 1 : agir directement sur les principaux facteurs d’influence dans l’expérimentation concernée afin de montrer par « les faits » les écarts sur les résultats mesurés.
- Alternative 2 : insister sur la maîtrise des risques ou facteurs d’influence majeurs et laisser de coté ceux qui sont secondaires.
- Alternative 3 : ouvrir un cahier de laboratoire spécifique au banc expérimental afin de partager les informations avec les autres chercheurs et rehausser ainsi la perception du besoin de rigueur.
- Risque 2 : Perception financière négative : « Tout cela coûte trop cher par rapport au budget de ma recherche…».
- Alternative 1 : prévoir une mutualisation budgétaire au sein de l’UMR, de la Direction à la Recherche (Bonus Qualité Recherche), de l’UTC ou de UTeam Groupe UTC (Label Carnot) et communiquer aussi sur le coût de la non-qualité…
- Alternative 2 : communiquer sur l’éthique professionnelle inhérente au secteur biomédical qui incite à pouvoir prouver en permanence la rigueur scientifique d’obtention des résultats, base de la notoriété des publications.
- Alternative 3 : valoriser les actions de maîtrise métrologique en publiant dans des revues scientifiques (notes techniques) et en communiquant publiquement sur internet.
- Risque 3 : « C’est bien, mais un peu trop compliqué à mettre en œuvre…»
- Alternative 1 : montrer par l’exemple les actions pratiques à réaliser, développer des modules multi-média sur les activités génériques en métrologie et les mettre à disposition sur un serveur web accessible (service TICE de l’UTC).
- Alternative 2 : afficher un macro-processus simple devant chaque banc expérimental avec renvois aux ressources disponibles pour plus de détails (ex : 1, 2, 3 mesure !...).
- Alternative 3 : développer un « certificat d’habilitation métrologique » pour valoriser les acteurs ayant fait l’effort d’acquérir les compétences requises.
- Alternative 4 : développer un service de sous-traitance métrologique garantissant la conformité pour l’usage des dispositifs génériques de mesures (service électronique de l’UTC)
3. Projet « Recherche Prénormative Biomédicale » :
Avec le succès et la pérennisation des projets précédents, les activités de recherche prénormative vont émerger d’un environnement scientifique où les meilleurs standards professionnels sont appliqués et où les incertitudes associées aux résultats publiés sont maîtrisées.
Le « terreau d’émergence » n’a pas d’autres caractéristiques à satisfaire puisque qu’une recherche universitaire devient « prénormative » en fonction de l’impact sociétal de ses résultats. Il n’est pas toujours possible de travailler sur des secteurs scientifiques où les implications sociétales des résultats son identifiables a priori.
Dans ce cas, seule l’analyse a posteriori permettra d’identifier les conclusions d’une étude comme potentiellement « prénormatives ». La robustesse de l’environnement scientifique d’émergence sera alors un critère majeur pour valoriser ces nouvelles connaissances via un processus de normalisation.
De mon expérience professionnelle, je peux identifier deux typologies distinctes en recherche prénormative :
Recherche prénormative « instrumentale » :
C’est celle qui porte sur des objets matériels et concrets comme les capteurs, instruments, dispositifs, simulateurs ou équipements biomédicaux. Des exemples sont à l’état latent via les travaux de recherche présentés précédemment et peuvent servir de sources possibles pour lancer l’activité :
- identifier un indicateur d’allergénie des électrodes ECG en fonction de l’usage (courte ou longue durée, nourrisson ou adulte…),
- proposer un nouvel objet de référence pour la mesure des pertes hydriques et thermiques des nourrissons en incubateur (prototype de mannequin radiant et suant réalisé par l’équipe d’Amiens),
- intégrer les équilibres et limites physiologiques dans les seuils techniques normalisés sur les dispositifs médicaux,
- identifier une unité de acoustique spéciale « nourrisson » (dBN) prenant en compte sa sensibilité perceptive propre dans le spectre [0,2 kHz - 20 kHz] : l’unité « adulte » (dBA) différenciée de l’unité physique (dBL) est utilisée par défaut mais pas forcément la plus pertinente,
- identifier des seuils acoustiques plus pertinents, autant en fonctionnement normal, qu’en cas d’alarme sur les dispositifs médicaux,
- mettre au point un simulateur biomécanique de nourrisson avec simulation de la respiration, des battements cardiaques et des températures internes et cutanées,
- plus largement, contribuer à identifier des activités scientifiques à plus-value prénormative soit dans les résultats, soit dans les projets de recherche de l’UMR 6600 BioMécanique et BioIngénierie (exemple de voies possibles à explorer : dosimètrie des nanoparticules via un support biomimétique, références ou étalons pour la caractérisation des matériaux biologiques, solides ou fluides...)
Recherche prénormative « organisationnelle » :
C’est celle qui s’intéresse aux méthodes, usages et perceptions de la technologie en santé, touchant ainsi des secteurs plus immatériels, que ce soit à l’hôpital ou à domicile. Les projets possibles peuvent prendre leur origine dans les expériences tirées des travaux déjà engagés :
- développer, valider et diffuser des méthodes efficaces d’analyses des risques du système « homme-technologie biomédicale »,
- identifier, valider et communiquer des références architecturales dans la conception des services médicaux hospitaliers (par exemple : réanimation néo-natale ou pédiatrie, avec les retours d'expérience déjà acquis sur l'environnement acoustique),
- concevoir, valider et veiller en continu aux outils, méthodes et pratiques professionnelles de contrôle qualité et sécurité associés à l’exploitation des dispositifs médicaux : les « bonnes pratiques d’efficience biomédicale», à l’hôpital ou à domicile,
- contribuer à l’évolution et à l’internationalisation du Guide des Bonnes Pratiques Biomédicales en Etablissement de Santé, en exploitant les nouvelles technologies coopératives d'internet (web2),
- développer, tracer et capitaliser sur les nouveaux travaux scientifiques afin de favoriser ultérieurement l’émergence et le développement "naturel" de la recherche prénormative.
Quel que soit le secteur de déploiement, le projet « recherche prénormative biomédicale » peut se décliner des objectifs mesurables aux plans d’action, en passant par l’identification des risques et l’anticipation d’alternatives, de la même façon que les précédents (figure 46).
Figure 46 : Déclinaison des objectifs mesurables, plans d’action, risques et alternatives
pour le projet « Recherche Prénormative Biomédicale »Objectifs :
- fournir une base scientifique pour l'élaboration de recommandations, prescriptions et normes en Santé,
- proposer des solutions consensuelles aux problèmes techniques et aux usages concernant les produits, biens ou services en Santé,
- contribuer au développement économique, à l’innovation et au support éventuel de la réglementation.
Méthodologie prévue :
- réaliser ou identifier des recherches dans des secteurs aux impacts sociétaux a priori importants (usage commun de dispositifs, technologies ou méthodes en santé)
- sélectionner les résultats qui présentent toutes les garanties de robustesse et crédibilité dans leur obtention
- réaliser un benchmarking scientifique et normatif national, européen et mondial sur le sujet
- étayer le dossier « prénormatif » par les éléments factuels disponibles et solliciter l’avis des organismes de normalisation français et européen, ou des autorités nationales ou européennes
- contribuer aux commissions de normalisation nationales ou européennes adéquates sur le sujet
- valider et diffuser largement les nouveaux documents normatifs produits, contribuant ainsi aux objectifs de la normalisation vis à vis de l’innovation et du développement économique.
Mesures possibles de succès :
- augmentation du nombre de résultats de recherche pouvant être considérés comme « prénormatifs »
- nombre de documents produits, communiqués et potentiellement prénormatifs
- nombre de documents normatifs produits avec une contribution de l’UMR 6600
Risques et alternatives sur ce projet :
- Risque 1 : les publications « prénormatives » ou « normatives » ne sont pas valorisantes professionnellement
- Alternative 1 : travailler avec des personnels contractuels dont le référentiel métier est plus librement valorisable sur ces contributions. Ce point pourrait être favorisé par la loi sur l'autonomie de tous établissements d'enseignement supérieur français en 2010.
- Alternative 2 : identifier ou créer des revues idoines pour le secteur « prénormatif » avec le soutien de scientifiques reconnus, des autorités nationales et des services de la Commission Européenne ou du Comité Européen de Normalisation.
- Alternative 3 : intégrer un réseau d’échanges en recherche et normalisation afin d’internationaliser l’action et prouver son impact sur le plus grand nombre.
- Risque 2 : la participation aux processus de normalisation est longue, pénible, coûteuse et fait perdre du temps…
- Alternative 1 : dire la réalité des vécus afin d’anticiper de futures frustrations. Montrer les apports concrets dans les bénéfices professionnels associés aux échanges entre experts qui se retrouvent périodiquement autour d’un sujet important socialement.
Exploiter les arguments explicités dans le guide européen "Exploiting Research Through Standardization" : avantage compétitif (pour les développements industriels futurs), reconnaissance internationale, compatibilité avec les directives européennes, mise en valeur de la qualité et de la notoriété. (source : http://www.cen.eu/cenorm/workarea/advisory+bodies/star+(standardization+and+research)/bpg.pdf, page consultée en janvier 2009)
- Alternative 2 : contribuer aux évolutions des décrets et lois sur la normalisation en cours. Insister pour que les secteurs d’intérêt général (éducation, recherche, santé) soient dispensés de contribuer aux frais de fonctionnement et d’élaboration des normes (contrairement au secteur marchand, la recherche publique n'a pas de clients finaux pour contribuer à ces financements. A ma connaissance, le projet d'avril 2008 sur la nouvelle loi concernant la normalisation intègre cette proposition à laquelle j'ai contribué en février 2008...).
- Alternative 3 : valoriser en terme de reconnaissance sociale les acteurs internes qui contribuent à la recherche prénormative (chapitre spécifique dans le rapport d’activité de l’UMR, communication extensive via l’UTC).
Conclusion
La recherche prénormative est une activité scientifique soutenue par les instances européennes et relayée principalement par le Comité Européen de Normalisation (CEN) via son programme Standardization and Research (STAR, créé en 1992). Ce dernier différencie la recherche prénormative (nouvelle connaissance pouvant donner lieu à une norme) et la recherche conormative (nouvelle connaissance recherchée et produite suite à un besoin normatif).
Depuis les années 1980, une recherche prénormative européenne est initiée afin de favoriser le développement économique entre les pays européens, les échanges de produits et services et la sécurité d'usage pour les citoyens. Le programme VAMAS sur les matériaux avancés et de référence est un bon exemple de ce qui est recherché : une problématique scientifique, un réseau international, des applications industrielles, des enjeux sociétaux...
La culture "norme" n'est pas encore naturelle chez les scientifiques œuvrant dans les universités ou établissements d'enseignement supérieur. Le taux d'universitaires français présents dans les Commissions de Normalisation est très faible si j'en crois mon expérience de 10 ans au sein de trois Commissions.
L'intérêt normatif est un peu plus développé
dans les établissements publics à caractère
scientifique et technologique (EPST), comme par exemple le Centre
national du machinisme agricole, du génie rural, des eaux et des
forêts (Cemagref), l'Institut de Recherche et
Développement (IRD) ou ceux à caractère industriel
et commercial (EPIC) comme l'Institut Français de Recherche pour
l'Exploitation de la Mer (Ifremer).
La culture normative est bien développée dans les agences
qui ont des missions de sécurité et de veille comme par
exemple l'Agence Française de Sécurité
Sanitaire des Aliments (Afssa) ou l'Agence Française de
Sécurité Sanitaire des Produits de Santé (Afssaps)
qui attribuent des fonctions explicites pour cela à certains de
leurs personnels.
Ce constat indique que la perception des scientifiques universitaires est généralement d'associer les normes à des objectifs de sécurité, de réglementation, de protection ou de lobbying. Très souvent les mots "normes" et "réglements" sont accouplés pour dresser l'état d'une situation. Dès lors, il en faut peu pour que l'ignorance sur les apports normatifs dans notre société humaine éloigne pour longtemps la créativité universitaire à œuvrer dans ce domaine.
Pourtant la situation évolue très rapidement et devrait amener de plus en plus de scientifiques et universitaires à s'investir dans des activités de recherche intégrée, allant de la connaissance produite à celle de son usage par les citoyens :
Sur le secteur biomédical, la recherche
prénormative est
portée par la même dynamique. Les développements
futurs les plus importants peuvent être attendus sur
l'interaction entre les nanotechnologies et le vivant. Les dispositifs
médicaux représentent un champ d'investigation
scientifique prénormative autant sur leur conception que sur
leur exploitation en établissement de santé ou à
domicile.
L'impact économique moyen en France varie de 1 à 40 entre
le coût d'achat d'un dispositif médical et la
dépense totale associée à son usage. Il semble
donc tout autant pertinent de développer des connaissances
normatives sur les modes d'usage des dispositifs médicaux
(contrôles, méthodes, bonnes pratiques...) que sur leur
conception (sécurité, signalétique,
compatibilité...).
L'action de recherche prénormative ne peut se développer
en absence d'environnement scientifique sûr et
maîtrisé. La crédibilité des équipes
et des acteurs à la source des travaux de recherche est une
condition préalable nécessaire. C'est pourquoi, j'ai
proposé de démarrer au sein de l'UMR 6600
"BioMécanique et BioIngénierie" deux plans d'action
préliminaires : l'un pour "Garantir la qualité en
recherche" et l'autre pour "Maîtriser les incertitudes
expérimentales".
Ces initiatives, qui peuvent être menées sur deux ans,
serviront tous les acteurs de l'UMR 6600 qui
bénéficieront directement de l'amélioration de
leurs processus. L'excellence scientifique déjà acquise
pourra alors être consolidée et associée à
une qualité démontrée, autant dans le management
que dans les pratiques quotidiennes.
L'activité de recherche prénormative biomédicale pourra alors se déployer plus naturellement dans un environnement compatible. Ma démarche et mes résultats en recherche font apparaître la cohérence de mon parcours avec cette future activité :
L'Université de Technologie de Compiègne est un environnement adéquat pour une telle recherche prénormative, avec une notoriété déjà affirmée et reconnue dans le domaine de l'enseignement supérieur en qualité et normalisation (Master Management de la Qualité et Mastère Spécialisé Normalisation, Qualité, Certification, Essais). Il lui faut maintenant consolider cette bonne image "enseignement supérieur" avec celle d'une recherche reconnue sur une thématique "qualité" (recommandation AERES 2008).
Les expériences passées démontrent la difficulté à obtenir une reconnaissance scientifique quand la "qualité" est mise comme seul focus d'une recherche. L'enseignement que j'en tire est que la "qualité" n'est pas un objet scientifique mais un outil au service des nouvelles connaissances, elles-mêmes générées au profit de l'Homme.
C'est pourquoi il me semble crucial de faire porter tout effort de recherche sur la production d'une nouvelle connaissance, acquise après mesure fiable et maîtrisée, que ce soit dans le domaine matériel des dispositifs médicaux ou immatériel de l'organisation des soins et de la confiance dans la technologie médicale.
La recherche prénormative, voire conormative, semble donc une voie scientifique à privilégier pour le lien qu'elle crée entre connaissance, qualité et société (figure 47).
Figure 47 : Eléments fondamentaux et effets induits de la « Recherche Prénormative Biomédicale »
L'intérêt de la Direction de l'UMR 6600 pour les démarches qualité et l'implication sociétale des recherches actuelles induisent une opportunité réelle d'émergence pour une recherche prénormative. Grâce à ces conditions professionnelles assez nouvelles, je suis motivé pour porter et construire progressivement cette thématique originale en accompagnant des doctorants dans des parcours productifs en nouvelles connaissances et épanouissants intellectuellement et socialement.
Pour cela, il faut à la fois maîtriser les processus associés à une recherche créative de qualité, mais aussi transmettre un enthousiasme pour cheminer dans des voies encore inexplorées.
Chaque personnalité scientifique se positionne en fonction de son tempérament, de sa culture et de ses attraits intellectuels. L’essentiel est de créer de l’adhésion à un projet s’inscrivant dans une vision d’évolution dynamique de l’action et dans une projection sur les impacts sociétaux possibles et les reconnaissances attendues.
Je remercie mes pairs de participer par leurs conseils et recommandations au succès de ce projet scientifique qui pourrait compléter les thématiques de recherche de l’UMR 6600 « BioMécanique et BioIngénierie » et contribuer au rayonnement de l’Université de Technologie de Compiègne, dont je suis un « produit scientifique » à part entière.
Je laisse le mot de la fin au philosophe pour expliciter l’état d’esprit qui peut guider au succès :
« Ce n’est pas parce que les choses sont difficiles que nous n’osons pas,
c’est parce que nous n’osons pas qu’elles sont difficiles »
Sénèque (vers 4-65 ap JC)
Publications « Revues Internationales » :
Publications « Revues Nationales » :
Congrès internationaux « avec Actes » :
Congrès nationaux « avec Actes » :
Congrès nationaux « sans Actes » :
Ouvrages et documents collectifs :
Participations à des jurys de thèse :
Thèses et mémoires personnels :
Réalisations en communication internet et multi-média :
Sites Internet et Extranet (capitalisation et mutalisation des connaissances) :
Film à l’usage du public :
Séminaires Scientifiques et Professionnels :
Réalisations d’expertises technologiques
:
Réalisations de missions à l’étranger :