MinIAttention - Opmærksomhedsstyring i minimal invasiv kirurgi

Laparoskopiske kirurgiske suboptimale resultater i patientsikkerhedsforanstaltninger er korreleret med (i) kognitiv belastning / opmærksomhedsniveau hos den opererende kirurg, (ii) hyppigheden og graden af ​​forstyrrelser i den kirurgiske arbejdsgang og (iii) fejljusteringen af ​​visuelle og motoriske akser i laparoskopisk udstyr / indstilling (øje-hånd koordination).

Dette projekt vil skabe de grundlæggende, design- og operationelle principper for fremtidige, kirurgvenlige minimal invasive kirurgi operationsstue informationsteknologier (MIS-IT), som -i betragtning af den stadigt voksende kompleksitet i kirurgiske arbejdsgange, såvel som instrument- og udstyrsindstillinger- vil skal bygge på menneskelig opmærksomhed som en knap ressource.

På den formelle models og metodes side vil MinIAttention identificere typer af menneskelig opmærksomhed, såvel som kognitive og fysiologiske mekanismer, der afslører dens relation til perception, hukommelse, beslutningstagning og læring. Med udgangspunkt i etablerede teorier om individuel opmærksomhed (Capacity Theory, Multiple Resource Theory, Feature Integration Theory) og de respektive opmærksomhedsmodeller (Broadbent, Kahneman, Wickens), vil vi karakterisere aspekter af opmærksomhed hos kirurger under MIS-operationer. MinIAttention vil empirisk bevise sine modeller om dynamikken i en kirurgs opmærksomhed langs arbejdsgangen i en MIS-operation. En referenceramme for multi-sensor opmærksomhedsgenkendelse vil blive implementeret, der involverer eksternaliserede signaler fra en kirurgs opmærksomhed (øjenblik, hoved- og håndbevægelser, hoved- og helkropsstilling, fysiologiske signaler samt kommunikation og social interaktion). Eviderede MinIAattention-opmærksomhedsmodeller vil repræsentere kernen i bevidste kirurgsassistancesystemer, der dækker (i) sensorisk assistance, forbedring af kirurgens perceptuelle kapacitet, (ii) motorisk assistance, forbedring af kirurgens motoriske og manipulative kapaciteter (iii) beslutningstagningsassistance, vejledende kirurg mod informerede, evidensbaserede, rationelle, gennemsigtige og rettidige beslutninger under operationen, og (iv) kognitiv assistance, der forbedrer kirurgens hukommelsesstyringskapacitet med digitale baggrundshukommelsessystemer. Med det formål at understøtte dette forskningsforslag med et tidligt indtryk af gennemførligheden af ​​den foreslåede forskningsmetode og tilgang, har de foreslående partnere frivilligt oprettet et prototypisk opmærksomhedsfangende system. Med denne foreløbige forslagsstøtteundersøgelse har vi bevist, at ensembler af sensorer sammen med vores opmærksomhedsmodeller kan tjene som et ikke-påtrængende, men potentielt effektivt middel til at bestemme indikatorer for en kirurgs opmærksomhed under levende operationer. Ud over det, ser mønstergenkendelsesmetoderne og maskinlæringsteknikkerne ud til at være levedygtige til opgaven med automatiseret opmærksomhed og kognitiv belastningsdiagnose, og det foreslåede assistance- og multimodale feedback-system afslører gennemførligt. Vi kan således sige, at den forskningsmetode og tilgang, som MinIAttention vil bygge videre på, er solid, lovende og foreløbigt bevist på forhånd.

Udover dette projekts MIS-IT-fokus vil MinIAttention tjene som en reference til et meget generelt, observerbart kommende informationssamfundsdilemma: informationsoverbelastning og opmærksomhedsknaphed. I nutidens informationsrige verden, hvor mennesker er oversvømmet med signaler og budskaber på alle niveauer af perception og modaliteter (visuel, auditiv, taktil, olfaktorisk), synes behovet for at fordele opmærksomhed effektivt blandt overfloden af ​​informationskilder at være blandt de mest krævende udfordringer for ikt-medieret kommunikation i dag. For design og implementering af nye, fremtidige IKT-systemer af enhver art, er det af stor interesse at forstå, hvordan spontan, lokal, individuel opmærksomhed på nye informationselementer opstår. Omkring to årtier med HCI og pervasiv/allestedsnærværende computerforskning har klart afsløret, at ud af de mange vejledende designfaktorer for moderne IKT er menneskelig opmærksomhed den første kilde til opfattelse, og dermed også bevidsthed over for information og andre individer. MinIAttention vil skabe det grundlæggende grundlag for opmærksomhedsbevidst IKT, dvs. udvikle (i) formelle modeller for menneskelig opmærksomhed sammen med (ii) multisensoriske genkendelsesarkitekturer og ræsonneringsalgoritmer til at estimere og vurdere niveauer af menneskelig opmærksomhed, sammen med deres (iii) indlejring i IKT-systemer til daglig brug.

Fem internationale grupper vil samarbejde om at udvikle MinIAttention. JKU IPC har introduceret opmærksomhedsbevidst IKT i Pervasive Computing videnskabelige samfund, udviklet banebrydende metoder og systemer og også fremmet kognitiv IKT til at blive en europæisk forskningsprioritet (H2020). AKH KUK driver Østrigs mest avancerede laparoskopiske operationsstue med banebrydende teknologisk udstyr, Karl STORZ ENDOSKOPE er en verdensomspændende førende leverandør af kirurgiske instrumenter. SUSSEX er blandt verdens mest anerkendte institutioner inden for maskinlæring relateret til bærbar computer, ligesom FRI for vital statsanerkendelse.