Ruchy chirurga wykonywane podczas operacji, określane w badaniach jako gesty chirurgiczne, mogą pomóc przewidywać powrót pacjenta do sprawności po leczeniu raka prostaty. Naukowcy z Cedars-Sinai opracowali system sztucznej inteligencji, który analizuje nagrania z robotycznych operacji i wskazuje techniki związane z lepszymi wynikami leczenia. Wyniki pracy opublikowano w czasopiśmie npj Digital Medicine.
System analizuje sposób wykonywania operacji
Narzędzie nazwane Frame-to-Outcome, w skrócie F2O, ocenia nagrania z części robotycznej prostatektomii, w której chirurg stara się oszczędzić nerwy odpowiedzialne między innymi za funkcje seksualne. System nie ogranicza się do rozpoznania pojedynczych ruchów. Analizuje ich sekwencję oraz sposób posługiwania się narzędziami, a następnie łączy te informacje z późniejszymi wynikami leczenia.
Wśród analizowanych elementów znajdowały się między innymi kolejność użycia instrumentów oraz tempo rozciągania i odsuwania nerwów. Wcześniejsze badania nad gestami chirurgicznymi wskazywały na ich związek z wynikami u pacjentów. Dotychczas taka ocena wymagała jednak czasochłonnego przeglądania nagrań przez przeszkolonych obserwatorów. F2O ma automatyzować ten etap i pomagać w wykrywaniu powtarzalnych wzorców.
Trening na nagraniach z 294 operacji
Badacze wytrenowali system na nagraniach z 294 operacji przeprowadzonych przez 23 chirurgów w czterech międzynarodowych ośrodkach. Materiał został wcześniej opisany przez ludzkich analityków, którzy oznaczyli poszczególne gesty chirurgiczne i powiązali je z wynikami pacjentów. Następnie model sprawdzono na dodatkowych 29 operacjach. Jego przewidywania były zbliżone do ocen przygotowanych przez ekspertów.
- F2O analizuje nagrania z oszczędzającej nerwy części robotycznej operacji raka prostaty.
- Model rozpoznaje ruchy chirurga, kolejność użycia narzędzi i sposób manipulowania tkankami.
- Jednym z przewidywanych wyników jest prawdopodobieństwo odzyskania funkcji seksualnych.
- W badaniu AI osiągnęła skuteczność predykcji porównywalną z ekspertami, przy znacznie krótszym czasie analizy.
Narzędzie ma wspierać szkolenie i doskonalenie techniki
Autorzy podkreślają, że celem projektu nie jest wyłącznie przewidywanie, którzy pacjenci odzyskają sprawność po operacji. Chodzi także o identyfikowanie technik chirurgicznych, które najczęściej wiążą się z korzystnymi wynikami. Taka informacja mogłaby w przyszłości dostarczać chirurgom bardziej obiektywnej informacji zwrotnej na temat wykonywanych procedur i wspierać doskonalenie umiejętności.
Badanie nie oznacza jednak, że system może samodzielnie określać rokowanie konkretnego pacjenta ani zastępować decyzje zespołu medycznego. Wyniki oparto na określonym rodzaju operacji, wybranym fragmencie zabiegu oraz ograniczonym zbiorze nagrań. Przed ewentualnym zastosowaniem w rutynowej praktyce potrzebne byłyby dalsze oceny w innych ośrodkach i na większych, zróżnicowanych grupach pacjentów. Praca jest przykładem współpracy urologów, specjalistów biomedycyny obliczeniowej oraz zespołu zajmującego się sztuczną inteligencją.