Development, deployment and scaling of operating room-ready artificial intelligence for real-time surgical decision support
Notice bibliographique
Résumé
Deep learning for computer vision can be leveraged for interpreting surgical scenes and providing surgeons with real-time guidance to avoid complications. However, neither generalizability nor scalability of computer-vision-based surgical guidance systems have been demonstrated, especially to geographic locations that lack hardware and infrastructure necessary for real-time inference. We propose a new equipment-agnostic framework for real-time use in operating suites. Using laparoscopic cholecystectomy and semantic segmentation models for predicting safe/dangerous ("Go"/"No-Go") zones of dissection as an example use case, this study aimed to develop and test the performance of a novel data pipeline linked to a web-platform that enables real-time deployment from any edge device. To test this infrastructure and demonstrate its scalability and generalizability, lightweight U-Net and SegFormer models were trained on annotated frames from a large and diverse multicenter dataset from 136 institutions, and then tested on a separate prospectively collected dataset. A web-platform was created to enable real-time inference on any surgical video stream, and performance was tested on and optimized for a range of network speeds. The U-Net and SegFormer models respectively achieved mean Dice scores of 57% and 60%, precision 45% and 53%, and recall 82% and 75% for predicting the Go zone, and mean Dice scores of 76% and 76%, precision 68% and 68%, and recall 92% and 92% for predicting the No-Go zone. After optimization of the client-server interaction over the network, we deliver a prediction stream of at least 60 fps and with a maximum round-trip delay of 70 ms for speeds above 8 Mbps. Clinical deployment of machine learning models for surgical guidance is feasible and cost-effective using a generalizable, scalable and equipment-agnostic framework that lacks dependency on hardware with high computing performance or ultra-fast internet connection speed.
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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,002 |
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 ».