Multi-Modal Deep Learning for Assessing Surgeon Technical Skill
Notice bibliographique
Résumé
This paper introduces a new dataset of a surgical knot-tying task, and a multi-modal deep learning model that achieves comparable performance to expert human raters on this skill assessment task. Seventy-two surgical trainees and faculty were recruited for the knot-tying task, and were recorded using video, kinematic, and image data. Three expert human raters conducted the skills assessment using the Objective Structured Assessment of Technical Skill (OSATS) Global Rating Scale (GRS). We also designed and developed three deep learning models: a ResNet-based image model, a ResNet-LSTM kinematic model, and a multi-modal model leveraging the image and time-series kinematic data. All three models demonstrate performance comparable to the expert human raters on most GRS domains. The multi-modal model demonstrates the best overall performance, as measured using the mean squared error (MSE) and intraclass correlation coefficient (ICC). This work is significant since it demonstrates that multi-modal deep learning has the potential to replicate human raters on a challenging human-performed knot-tying task. The study demonstrates an algorithm with state-of-the-art performance in surgical skill assessment. As objective assessment of technical skill continues to be a growing, but resource-heavy, element of surgical education, this study is an important step towards automated surgical skill assessment, ultimately leading to reduced burden on training faculty and institutes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».