Expert surgeons and deep learning models can predict the outcome of surgical hemorrhage from 1 min of video
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Major vascular injury resulting in uncontrolled bleeding is a catastrophic and often fatal complication of minimally invasive surgery. At the outset of these events, surgeons do not know how much blood will be lost or whether they will successfully control the hemorrhage (achieve hemostasis). We evaluate the ability of a deep learning neural network (DNN) to predict hemostasis control ability using the first minute of surgical video and compare model performance with human experts viewing the same video. The publicly available SOCAL dataset contains 147 videos of attending and resident surgeons managing hemorrhage in a validated, high-fidelity cadaveric simulator. Videos are labeled with outcome and blood loss (mL). The first minute of 20 videos was shown to four, blinded, fellowship trained skull-base neurosurgery instructors, and to SOCALNet (a DNN trained on SOCAL videos). SOCALNet architecture included a convolutional network (ResNet) identifying spatial features and a recurrent network identifying temporal features (LSTM). Experts independently assessed surgeon skill, predicted outcome and blood loss (mL). Outcome and blood loss predictions were compared with SOCALNet. Expert inter-rater reliability was 0.95. Experts correctly predicted 14/20 trials (Sensitivity: 82%, Specificity: 55%, Positive Predictive Value (PPV): 69%, Negative Predictive Value (NPV): 71%). SOCALNet correctly predicted 17/20 trials (Sensitivity 100%, Specificity 66%, PPV 79%, NPV 100%) and correctly identified all successful attempts. Expert predictions of the highest and lowest skill surgeons and expert predictions reported with maximum confidence were more accurate. Experts systematically underestimated blood loss (mean error − 131 mL, RMSE 350 mL, R 2 0.70) and fewer than half of expert predictions identified blood loss > 500 mL (47.5%, 19/40). SOCALNet had superior performance (mean error − 57 mL, RMSE 295 mL, R 2 0.74) and detected most episodes of blood loss > 500 mL (80%, 8/10). In validation experiments, SOCALNet evaluation of a critical on-screen surgical maneuver and high/low-skill composite videos were concordant with expert evaluation. Using only the first minute of video, experts and SOCALNet can predict outcome and blood loss during surgical hemorrhage. Experts systematically underestimated blood loss, and SOCALNet had no false negatives. DNNs can provide accurate, meaningful assessments of surgical video. We call for the creation of datasets of surgical adverse events for quality improvement research.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».