Как научить молодого хирурга работать на уровне опытного? Это - один из важнейших вопросов в медицине. Как показало исследование в хайфском Технионе, к этой работе можно подключить искусственный интеллект.
В чем проблема обучения хирургов, можно понять из одного исследования 10-летней давности. Его описание опубликовано в журнале The New England Journal of Medicine. Предметом того исследования стала связь между моторным навыками хирурга и результатами операций.
Ученые сосредоточились на щадящих операциях по уменьшению желудка. При таких операциях врачи не делают большой разрез на животе для открытия всего операционного поля. Вместо этого они делают несколько маленьких разрезов: в один вводят зонд с камерой для осмотра, в другие - хирургические инструменты. Во время исследования 20 старших хирургов из штата Мичиган засняли свою работу на видео, которое затем просмотрели 10 других опытных хирургов. Они оценили такие параметры работы коллег, как координация, правильное использование инструментария и эффективность движений, после чего выставили оценку действиям хирурга.
Затем исследователи изучили осложнения операций, снятых на видео, и проанализировали связь между ними и владением хирургической техникой. Все участники эксперимента были опытными хирургами, поэтому осложнения случались нечасто. Но была выявлена закономерность: чем лучше хирурги владели техникой вмешательства, тем меньше осложнений наблюдалось у пациента после операции.
Хороший хирург должен демонстрировать ряд навыков, включая понимание сути операции, умение принимать решения в условиях нервного напряжения и неопределенности, а также управление операционной бригадой в обычных и экстренных условиях. И все это - помимо высокого уровня сложной моторики.
С развитием технологий в медицине стали все чаще пользоваться тренажерами для развития моторики хирургов и ординаторов и их способностей принимать решения. Вместе с тем основное обучение ординатора происходит в операционной, где он выступает в роли ученика и работает под присмотром опытного хирурга. Исследование продемонстрировало, что можно использовать видеозаписи для оценки технического мастерства хирургов, но необходимо, чтобы опытные специалисты были согласны тратить на это время.
В последние годы наблюдается бурное развитие технологий искусственного интеллекта (ИИ, AI, бина малахутит), которые вторглись и в сферу компьютерного зрения. Разработки в этой области позволяют научить компьютер понимать то, что он видит на видеозаписи. Таким образом, ИИ может помогать водителям транспорта, оценивать ситуацию в охранных системах.
В лаборатории Scalpel факультета наук об анализе данных и принятии решений хайфского Техниона проверяются возможности ИИ анализировать ситуации на экранах медицинских тренажеров и разрабатывать автономные системы, обеспечивающие указания хирургам в процессе работы. Это позволит хирургам-ординаторам самостоятельно тренироваться в безопасной среде до того, как они начнут работать с настоящими больными.
На первом этапе исследования была проведена видеосъемка работы хирургов, находящихся на ранних стадиях обучения, и их опытных коллег. Те и другие выполняли перед камерой базовые хирургические действия, например, введение иглы в ткани, оказывающие разную степень сопротивления, и наложение швов. Система состояла из простой камеры и компьютера с графическим процессором (например, игрового). При участии старших хирургов была разработана система оценки действий. Эта система включала параметры общего характера, такие как координация и эффективность движений, а также более специфические - например, способ держания инструментов на разных этапах работы. После этого компьютер обучили автоматическому распознанию действий.
Было обнаружено, что ИИ способен различать работу ординаторов и опытных хирургов. Более того, он выявлял специфические элементы, свидетельствующие об уровне технических навыков, и смог обеспечить точную обратную связь, эффективную для работы хирургов. Результаты этого исследования израильских ученых опубликованы в ведущем журнале по теме компьютеризованной хирургии - International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery.
Несомненно, использование компьютерного зрения и ИИ в медицинских тренажерах изменит обучение хирургов: это позволит ординаторам оттачивать разные навыки самостоятельно, не опасаясь причинить вред больному. Поскольку тренажеры не могут воспроизвести всю сложность работы с живым человеком, стоит задача разработки инструментов анализа, которые не подменят самого врача во время работы в операционной, но окажут ему помощь и поддержку.
Автор - лектор факультета наук об анализе данных и принятия решений в Технионе
Подробности на иврите читайте здесь
Перевод: Даниэль Штайсслингер