مهارات حادة: الذكاء الاصطناعي يأخذ التدريب الجراحي إلى أحدث طراز
طور باحثو معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا و Keck Medicine من أطباء المسالك البولية بجامعة جنوب كاليفورنيا نظام الذكاء الاصطناعي الجراحي (SAIS) لتقديم تقييمات أداء موضوعية للجراحين، بهدف تحسين عملهم ونتائج المرضى. يحدد SAIS نوع الجراحة ويقيم جودة إعدام الجراح من خلال تحليل لقطات فيديو للإجراء. تم تدريب نظام الذكاء الاصطناعي باستخدام بيانات الفيديو المشروحة التي تم تقييمها من قبل المتخصصين الطبيين وتزويد الجراحين بالإرشادات حول تحسين المهارات. طور الفريق أيضًا قدرة الذكاء الاصطناعي على تبرير تقييمات المهارات الخاصة به، وتقديم ملاحظات مفصلة والإشارة إلى مقاطع فيديو محددة.
يوفر نظام الذكاء الاصطناعي الجراحي (SAIS) الذي طورته Caltech و Keck Medicine لأخصائي المسالك البولية في جامعة جنوب كاليفورنيا تقييمات أداء موضوعية للجراحين، بهدف تحسين مهاراتهم ونتائج المرضى. من خلال تحليل لقطات الفيديو، يقدم SAIS إرشادات حول تحسين المهارات ويبرر تقييماته بتعليقات مفصلة. يعالج الباحثون التحيز غير المقصود من خلال تركيز الذكاء الاصطناعي على الجوانب ذات الصلة بالفيديو الجراحي.
عندما يتم تدريب الجراحين، فعادة ما يحتاجون إلى إشراف أطباء أكثر خبرة يمكنهم إرشادهم في أسلوبهم. قد يتغير ذلك بسبب نظام الذكاء الاصطناعي الجديد الذي طوره باحثو معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا و Keck Medicine لأخصائي. المسالك البولية في جامعة جنوب كاليفورنيا والذي يهدف إلى تقديم ملاحظات قيمة للجراحين حول جودة عملهم.
الهدف من نظام الذكاء الاصطناعي الجراحي الجديد (SAIS) هو تزويد الجراحين بتقييمات أداء موضوعية يمكنها تحسين عملهم، وبالتالي، نتائج مرضاهم. عند توفير مقطع فيديو لإجراء جراحي، يمكن لـ SAIS تحديد نوع الجراحة التي يتم إجراؤها والجودة التي تم إجراؤها من قبل الجراح.
تم تقديم النظام من خلال سلسلة من المقالات في مجلات Nature Biomedical Engineering و npj Digital Medicine و Communications Medicine ، والتي نُشرت بشكل متزامن في نهاية مارس 2023.
“في البيئات عالية المخاطر مثل الجراحة الروبوتية، ليس من الواقعي أن يحل الذكاء الاصطناعي محل الجراحين البشريين على المدى القصير”، كما تقول أنيما أناندكومار ، أستاذة برين لعلوم الحوسبة والرياضيات والمؤلفة الرئيسية للدراسات. “بدلاً من ذلك، سألنا كيف يمكن للذكاء الاصطناعي تحسين النتائج الجراحية للمرضى بأمان، وبالتالي، تركيزنا على جعل الجراحين البشريين أفضل وأكثر فعالية من خلال الذكاء الاصطناعي.”
تم تدريب SAIS باستخدام كمية كبيرة من بيانات الفيديو التي تم شرحها من قبل المتخصصين الطبيين. تم تقييم أداء الجراحين وصولاً إلى مستوى الحركات الفردية المنفصلة، أي إمساك إبرة، ودفعها عبر الأنسجة، وسحبها من الأنسجة. بعد التدريب، تم تكليف SAIS بمراجعة وتقييم أداء الجراحين خلال مجموعة واسعة من الإجراءات باستخدام الفيديو من مجموعة متنوعة من المستشفيات.
يقول داني كياسه، المؤلف الرئيسي للدراسات، وباحث ما بعد الدكتوراه السابق في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وهو الآن كبير مهندسي الذكاء الاصطناعي في Vicarious Surgical: “تتمتع SAIS بالقدرة على تقديم ملاحظات الجراح الدقيقة والمتسقة والقابلة للتطوير”. الأمل، وفقًا للباحثين، هو أن تقدم SAIS للجراحين إرشادات حول مجموعات المهارات التي تحتاج إلى تحسين.
لجعل الأداة أكثر قيمة للجراحين، طور الفريق قدرة الذكاء الاصطناعي على تبرير تقييمات المهارات الخاصة به. يمكن للذكاء الاصطناعي الآن إبلاغ الجراحين بمستوى مهارتهم وتقديم ملاحظات مفصلة حول الأساس المنطقي لإجراء هذا التقييم من خلال الإشارة إلى مقاطع فيديو محددة.
يقول كياسة: “لقد تمكنا من إظهار أن مثل هذه التفسيرات القائمة على الذكاء الاصطناعي غالبًا ما تتوافق مع التفسيرات التي كان الجراحون سيقدمونها لولا ذلك”. “يمكن للتفسيرات الموثوقة المستندة إلى الذكاء الاصطناعي أن تمهد الطريق لتقديم الملاحظات عندما لا يكون الجراحون الأقران متاحين على الفور.”
في وقت مبكر، لاحظ الباحثون الذين اختبروا SAIS أن هناك تحيزًا غير مقصود تسلل إلى النظام الذي صنف فيه الذكاء الاصطناعي أحيانًا الجراحين على أنهم أكثر أو أقل مهارة مما قد تشير إليه خبراتهم بناءً فقط على تحليل تحركاتهم الإجمالية. لمعالجة هذه المشكلة، وجه الباحثون نظام الذكاء الاصطناعي للتركيز حصريًا على الجوانب ذات الصلة بالفيديو الجراحي. أدى تضييق نطاق التركيز إلى التخفيف من التحيز الذي يواصل الباحثون معالجته، رغم أنه لم يقضِ عليه.
يقول أندرو هونغ، اختصاصي المسالك البولية في Keck Medicine من جامعة جنوب كاليفورنيا وأستاذ جراحة المسالك البولية المساعد في كلية Keck للطب في جامعة جنوب كاليفورنيا: “ردود الفعل الجراحية المستمدة من الإنسان ليست موضوعية حاليًا ولا قابلة للتطوير”. “التعليقات المستمدة من الذكاء الاصطناعي، مثل ما يقدمه نظامنا، تقدم فرصة كبيرة لتزويد الجراحين بتعليقات قابلة للتنفيذ.”
تحمل الدراسات عنوان “محول الرؤية لفك تشفير نشاط الجراح من مقاطع الفيديو الجراحية”، و “التفسيرات المرئية البشرية تخفف التحيز في التقييم المستند إلى الذكاء الاصطناعي لمهارات الجراح”، و “دراسة متعددة المؤسسات باستخدام الذكاء الاصطناعي لتقديم تعليقات موثوقة وعادلة إلى الجراحين “. تم تمويل هذا البحث من قبل المعهد الوطني للسرطان.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
