MétaCan
Menu
← Retour à la cohorte
Enregistrement W7161814592 · doi:10.82308/1293

Artificial Intelligence Assessment of Expertise in Virtual Reality Spine Pedicle Screw Insertion

2024· dissertation· en· W7161814592 sur OpenAlexaboutno aff
Puja Pachchigar

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typedissertation
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSurgical Simulation and Training
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésVirtual realityOrthopedic surgeryPsychomotor learningNeurosurgeryData setLearning curveSpinal deformity

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

IMPORTANCE: Our understanding of the composites of technical expertise during spinal procedures including the insertion of pedicle screws is incomplete. Datasets generated from surgical simulation allows the quantitation of psychomotor skills, which can be analyzed using machine learning algorithms which allows a more complete understanding of surgical performance.OBJECTIVE: The primary aim of this study was to identify important features distinguishing skilled and less skilled levels of expertise during simulated pedicle screw insertion. The secondary aim was to benchmark the classification accuracy of surgical performance through the implementation of machine learning algorithms.DESIGN: Participants from four universities were recruited between July 15, 2022, and May 31, 2023, to participate in a case-series study. Data were collected over a single time point and no follow-up data were collected. Participants were classified a priori as either skilled or less skilled based on their experience in performing human pedicle screw insertion procedures.SETTING: McGill University Neurosurgical Simulation and Artificial Intelligence Learning Centre.PARTICIPANTS: Forty-three neurosurgery and orthopedic spine surgeons, spine fellows, and neurosurgery and orthopedic residents.INTERVENTION: Insertion of bilateral L5 and L4 pedicle screw insertions on a virtual reality platform resulting in 172 inserted screws for analysis. These 172 datapoints were divided into training set (70% - 121 data points) and testing set (30% -51 data points) for algorithm’s training and testing. We used 5-fold cross validation to validate the algorithm.EXPOSURES: All participants performed a simulated virtual reality L5-L4 bilateral pedicle screw insertion during which they each inserted 4 screws.MAIN OUTCOMES AND MEASURES The main outcomes and measures were determined through an iterative process, wherein features related to instrument movement, force application, and tissue resection were chosen from the raw simulator data output. This selection was achieved through a combination of four feature selection methods, wrapper-based, embedded, filter-based, and weight-based, in conjunction with Support Vector Machine (SVM), Random Forest, K-Nearest Neighbor (KNN), and Artificial Neural Network (ANN) models. The objective was to accurately assess the skill levels of participants in simulated pedicle screw insertion.RESULTS A cohort of 43 participants, including 5 women and 38 men with a mean age of 33.6 years (SD 9.5), was evaluated. Machine learning models demonstrated varying accuracies on the test set: SVM achieved 78%, Random Forest 80%, KNN 82.3%, and ANN 82.3%. Analysis revealed 24 common features across Random Forest, KNN, and ANN, each achieving a classification accuracy of over 80%.CONCLUSIONS AND RELEVANCE By employing machine learning algorithms, our study identified key features that may determine components of expertise during simulated pedicle screw insertion. We introduced a combined approach for feature selection that could enhance the accuracy of classifying skilled versus less skilled performance in future experiments. This method may prove valuable in the assessment and training of various surgical procedures

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,031
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,031
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,092
Tête enseignante GPT0,436
Écart entre enseignants0,344 · 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
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

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même sujetSurgical Simulation and Training→Travaux en français237 207→