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Enregistrement W4386769339 · doi:10.1097/as9.0000000000000326

Force Profile as Surgeon-Specific Signature

2023· article· en· W4386769339 sur OpenAlexafffund
Amir Baghdadi, Eddie Guo, Sanju Lama, Rahul Singh, Michael Chow, Garnette R. Sutherland

Notice bibliographique

RevueAnnals of Surgery Open · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSurgical Simulation and Training
Établissements canadiensUniversity of AlbertaUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health Research
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceSample (material)Task (project management)Pattern recognition (psychology)Machine learningEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Objective: To investigate the notion that a surgeon's force profile can be the signature of their identity and performance. Summary background data: Surgeon performance in the operating room is an understudied topic. The advent of deep learning methods paired with a sensorized surgical device presents an opportunity to incorporate quantitative insight into surgical performance and processes. Using a device called the SmartForceps System and through automated analytics, we have previously reported surgeon force profile, surgical skill, and task classification. However, an investigation of whether an individual surgeon can be identified by surgical technique has yet to be studied. Methods: In this study, we investigate multiple neural network architectures to identify the surgeon associated with their time-series tool-tissue forces using bipolar forceps data. The surgeon associated with each 10-second window of force data was labeled, and the data were randomly split into 80% for model training and validation (10% validation) and 20% for testing. Data imbalance was mitigated through subsampling from more populated classes with a random size adjustment based on 0.1% of sample counts in the respective class. An exploratory analysis of force segments was performed to investigate underlying patterns differentiating individual surgical techniques. Results: In a dataset of 2819 ten-second time segments from 89 neurosurgical cases, the best-performing model achieved a micro-average area under the curve of 0.97, a testing F1-score of 0.82, a sensitivity of 82%, and a precision of 82%. This model was a time-series ResNet model to extract features from the time-series data followed by a linearized output into the XGBoost algorithm. Furthermore, we found that convolutional neural networks outperformed long short-term memory networks in performance and speed. Using a weighted average approach, an ensemble model was able to identify an expert surgeon with 83.8% accuracy using a validation dataset. Conclusions: Our results demonstrate that each surgeon has a unique force profile amenable to identification using deep learning methods. We anticipate our models will enable a quantitative framework to provide bespoke feedback to surgeons and to track their skill progression longitudinally. Furthermore, the ability to recognize individual surgeons introduces the mechanism of correlating outcome to surgeon performance.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,267
Tête enseignante GPT0,407
Écart entre enseignants0,140 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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