Техники компьютерного зрения для обучения лапароскопической хирургии

Команда европейских исследователей, в том числе группа UPM, в настоящее время работает над разработкой технологий обучения и хирургической оценки на основе лапароскопических видео-оценок.

Исследователи из группы биомедицинской инженерии и телемедицины Мадридского политехнического университета (UPM) вместе с Центром минимальной инвазии Хесуса Усона, Делфтским технологическим университетом и Медицинским центром Лейденского университета участвуют в разработке технологий для более объективной оценки хирургов в моделировании. окружающая среда. В этом контексте исследователи разработали систему отслеживания EVA, систему отслеживания хирургических инструментов, которая позволяет изучать и оценивать движения инструментов в симуляторе, эта система стала основным источником объективных измерений для хирургической экспертизы.

В отличие от других систем слежения, основанных на датчиках, EVA использует методы компьютерного зрения для определения пространственного положения лапароскопических инструментов только с помощью изображения с эндоскопической камеры. Эти функции дают в результате недорогую портативную систему слежения, не требующую инструментальной модификации. Кроме того, эта система может точно предсказать опыт хирурга на симуляторе.

Лапароскопическая хирургия позволяет уменьшить послеоперационные травмы и способствует более быстрому выздоровлению пациентов. Обучение необходимым навыкам является сложным, и хирург должен изучать непрямую хирургию с помощью монитора и без физического контакта с внутренним телом. Чтобы предотвратить несчастные случаи, которые могут подвергнуть пациентов риску, необходимо разработать условия, позволяющие хирургам приобретать навыки за пределами операционной. Примером этого являются симуляторы, как физические, так и виртуальные.

Один из этих симуляторов использовался в качестве тестовой среды для проверки системы мониторинга хирургических инструментов, разработанной исследователями UPM. На основе полученных показателей система отслеживания EVA может оценить различные объективные показатели оценки, такие как хирургический опыт в задаче моделирования. К этим показателям относятся, например, общий путь движения, скорость, среднее ускорение, занятый объем или плавность движения.

Исследования, проведенные в этой области до сих пор, помимо разработки системы отслеживания EVA, описывают интеграцию лапароскопического физического симулятора и его использование с лапароскопическими хирургами. Во-первых, исследователи показали, что оценочные показатели позволяют нам различать опыт начинающих и опытных хирургов и устанавливать корреляцию упомянутых показателей с показателями, полученными другими системами оптического слежения. Во-вторых, данные метрик использовались для обучения классификатора, который прогнозирует навыки хирурга в симуляторе с вероятностью успеха до 83.3%. Этот результат показывает прямую корреляцию между предыдущим опытом хирурга и выполнением имитационной задачи.

Сегодня система EVA включена в приложение, которое позволит нам хранить и управлять данными хирургов при мониторинге их прогресса. Кроме того, исследователи работают над тем, чтобы включить EVA в качестве устройства управления для виртуальных симуляционных сред или серьезных игр – все это в рамках европейского проекта KT.