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Enregistrement W4407250030 · doi:10.1055/s-0045-1803348

Enhancing Surgical Video Phase Recognition with Advanced AI Models for Endoscopic Pituitary Tumor Surgery

2025· article· en· W4407250030 sur OpenAlexaff
Jack Cook, Jonathan Chainey, Ruth Lau, Margaux Masson-Forsythe, Daniel A. Donoho, Juan Vivanco Suarez

Notice bibliographique

RevueJournal of Neurological Surgery Part B Skull Base · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueOceanographic and Atmospheric Processes
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésEndoscopic surgeryMedicineSurgeryComputer scienceEndoscopy

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction: Operative videos are often used as a source of surgical education and demonstration. With improvements in computer vision, surgical video analytics has revolutionized the analysis of surgical performance. However, surgical videos, particularly skull base procedures, are lengthy, require significant manual effort to optimize for downstream functions, and are poorly delineated. Detecting and identifying phases of surgery can help surgeons quickly skip to parts of the surgery that are applicable for education and demonstration and provide useful, targeted analytical insights. We introduce an artificial intelligence model designed to segment pituitary tumor surgery into four distinct and essential phases: nasal, sphenoid, sellar, and closure. This was achieved by collaborating with a global team of surgeons to create an extensive dataset of labeled phase videos. Method: Our total dataset includes 127 video clips across 38 case videos from 3 contributing centers. We split our dataset into 80% training data and 20% validation and test data. We developed two deep-learning model pipelines to segment the phases of pituitary tumor surgery. The first pipeline employs a state-of-the-art video transformer model to directly predict surgical phases from video input. The second pipeline generates frame-by-frame embeddings, which are then processed using an MSTCN++ (Multi-Stage Temporal Convolutional Network) model to predict phases. A post-processing stage utilizing an accumulator is applied to enhance the accuracy and consistency of the predictions. This stage mitigates any erratic predictions. Our approach is validated using a comprehensive dataset of labeled phase videos provided by a global team of surgeons. Also included are remapped and adapted data from the PitVis dataset (PitVis dataset [data set]. Synapse. https://www.synapse.org/Synapse:syn51232283/wiki/621581). Results: The performance of the two deep learning model pipelines was evaluated using accuracy, precision, and F1 score as the primary metrics. These metrics provided a comprehensive assessment of the model’s ability to segment the surgical phases accurately and precisely. The embeddings pipeline achieved an accuracy of 77.7% over the test set, whereas the video transformer achieved an accuracy of 72%. In addition to quantitative metrics, visual segmentation timelines were generated for a visual performance analysis ([ Fig. 1 ]), the additional smoothing effects of the accumulator in postprocessing are also visible. These timelines helped illustrate the phase prediction’s effectiveness and identify any discrepancies or areas for improvement in the segmentation process. Fig. 1 Visual timeline predictions of phases. Conclusion: Our study demonstrates the effectiveness of two deep-learning model pipelines in segmenting Pituitary Tumor Surgery into four distinct phases. By leveraging the video transformer model and a combination of frame-by-frame embeddings with the MSTCN++ model, we achieved high accuracy, precision, and F1 scores. The post-processing stage using an accumulator further refined these predictions, resulting in coherent and reliable phase segmentations. Including remapped and adapted data from the PitVis dataset, combined with visual segmentation timelines, provided robust performance analysis and valuable insights. This approach not only enhances surgical training and performance but also has the potential to be adapted to other types of surgeries, contributing to the advancement of surgical analytics and education. Publication History Article published online: 07 February 2025 © 2025. Thieme. All rights reserved. Georg Thieme Verlag KG Oswald-Hesse-Straße 50, 70469 Stuttgart, Germany

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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.

Tête enseignante Opus0,027
Tête enseignante GPT0,245
Écart entre enseignants0,218 · 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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentnon

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