Tool-tissue force segmentation and pattern recognition for evaluating neurosurgical performance
Notice bibliographique
Résumé
Surgical data quantification and comprehension expose subtle patterns in tasks and performance. Enabling surgical devices with artificial intelligence provides surgeons with personalized and objective performance evaluation: a virtual surgical assist. Here we present machine learning models developed for analyzing surgical finesse using tool-tissue interaction force data in surgical dissection obtained from a sensorized bipolar forceps. Data modeling was performed using 50 neurosurgery procedures that involved elective surgical treatment for various intracranial pathologies. The data collection was conducted by 13 surgeons of varying experience levels using sensorized bipolar forceps, SmartForceps System. The machine learning algorithm constituted design and implementation for three primary purposes, i.e., force profile segmentation for obtaining active periods of tool utilization using T-U-Net, surgical skill classification into Expert and Novice, and surgical task recognition into two primary categories of Coagulation versus non-Coagulation using FTFIT deep learning architectures. The final report to surgeon was a dashboard containing recognized segments of force application categorized into skill and task classes along with performance metrics charts compared to expert level surgeons. Operating room data recording of > 161 h containing approximately 3.6 K periods of tool operation was utilized. The modeling resulted in Weighted F1-score = 0.95 and AUC = 0.99 for force profile segmentation using T-U-Net, Weighted F1-score = 0.71 and AUC = 0.81 for surgical skill classification, and Weighted F1-score = 0.82 and AUC = 0.89 for surgical task recognition using a subset of hand-crafted features augmented to FTFIT neural network. This study delivers a novel machine learning module in a cloud, enabling an end-to-end platform for intraoperative surgical performance monitoring and evaluation. Accessed through a secure application for professional connectivity, a paradigm for data-driven learning is established.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».