MinIAttention – huomionhallinta miniinvasiivisessa kirurgiassa

Laparoskooppisen leikkauksen alioptimaaliset tulokset potilasturvallisuustoimenpiteissä korreloivat (i) kognitiivisen kuormituksen / leikkauskirurgin tarkkaavaisuuden tason, (ii) kirurgisen työnkulun häiriöiden esiintymistiheyden ja asteen sekä (iii) näkö- ja motoristen akselien vääristymisen kanssa. laparoskooppisissa laitteissa / asetuksissa (silmä-käden koordinaatio).

Tämä projekti luo tulevaisuuden, kirurgiystävällisen minimaalisen invasiivisen kirurgian leikkaussalitietotekniikan (MIS-IT) perus-, suunnittelu- ja toimintaperiaatteet, jotka - ottaen huomioon kirurgisten työnkulkujen sekä instrumenttien ja laitteiden asetusten jatkuvasti kasvavan monimutkaisuuden - täytyy rakentaa ihmisen huomion varaan niukana resurssina.

Muodollisen mallin ja menetelmien puolella MinIAttention tunnistaa ihmisen huomion tyypit sekä kognitiiviset ja fysiologiset mekanismit, jotka paljastavat sen suhteen havaintoon, muistiin, päätöksentekoon ja oppimiseen. Aloitamme vakiintuneista yksilöllisen huomion teorioista (Capacity Theory, Multiple Resource Theory, Feature Integration Theory) ja vastaavista huomiomalleista (Broadbent, Kahneman, Wickens), karakterisoimme kirurgien huomion näkökohtia MIS-operaatioiden aikana. MinIAttention todistaa empiirisesti mallinsa kirurgin huomion dynamiikasta MIS-leikkauksen työnkulussa. Toteutus tulee olemaan monisensorinen huomiotunnistuksen viitekehys, joka sisältää kirurgin huomion ulkoisia signaaleja (katsominen, pään ja käden ele, pään ja kokovartalon asento, fysiologiset signaalit sekä viestintä ja sosiaalinen vuorovaikutus). Todistetut MinIAttention-huomiomallit edustavat tietoisten kirurgien avustusjärjestelmien ydinosaa, jotka kattavat (i) aistinvaraisen avun, kirurgin havainnointikyvyn parantamisen, (ii) motorisen avun, kirurgin motoristen ja manipulointikykyjen parantamisen (iii) päätöksenteon avun, ohjaamisen kirurgi kohti tietoisia, näyttöön perustuvia, rationaalisia, avoimia ja oikea-aikaisia ​​päätöksiä toiminnan aikana ja (iv) kognitiivista apua, joka parantaa kirurgien muistinhallintakapasiteettia digitaalisilla taustamuistijärjestelmillä. Tukeakseen tätä tutkimusehdotusta antamalla varhainen käsitys ehdotetun tutkimusmenetelmän ja -lähestymistavan toteutettavuudesta ehdotuksen tehneet kumppanit ovat vapaaehtoisesti perustaneet prototyyppisen huomionsieppausjärjestelmän. Tällä alustavalla ehdotuksen tukitutkimuksella olemme osoittaneet, että anturikokonaisuudet yhdessä huomiomalliemme kanssa voivat toimia huomaamattomana, mutta mahdollisesti tehokkaana keinona määrittää kirurgin huomion indikaattoreita elävien leikkausten aikana. Tämän lisäksi hahmontunnistusmenetelmät ja koneoppimistekniikat näyttävät käyttökelpoisilta automatisoidun huomion ja kognitiivisen kuormituksen diagnosoinnissa, ja ehdotettu avustus- ja multimodaalinen palautejärjestelmä paljastaa toteuttamiskelpoisen. Voimme siis sanoa, että tutkimusmenetelmä ja lähestymistapa, jolle MinIAttention rakentaa, on vankka, lupaava ja ennakkoon todistettu.

Tämän projektin MIS-IT-painopisteen lisäksi MinIAttention toimii viitteenä hyvin yleiseen, havaittavissa olevaan tietoyhteiskunnan dilemmaan: tiedon ylikuormitukseen ja huomion puutteeseen. Nykypäivän tietorikkaassa maailmassa, jossa ihmiset ovat täynnä signaaleja ja viestejä kaikilla havainnointitasoilla ja toimintatavoissa (visuaalinen, kuulo, tunto, haju), tarve kohdentaa huomio tehokkaasti tietolähteiden runsauden kesken näyttää olevan yksi tärkeimmistä. vaativia haasteita ICT-välitteiselle viestinnnälle nykyään. Kaikenlaisten uusien, tulevaisuuden ICT-järjestelmien suunnittelussa ja toteutuksessa on erittäin mielenkiintoista ymmärtää, miten spontaani, paikallinen, yksilöllinen huomio uusiin tietoihin syntyy. Noin kaksi vuosikymmentä kestänyt HCI ja kaikkialle leviävät tietojenkäsittelytutkimukset ovat paljastaneet selvästi, että modernin ICT:n monista suuntaa-antavista suunnittelutekijöistä ihmisen huomio on ensimmäinen havainnoinnin lähde ja siten myös tietoisuus tietoa ja muita yksilöitä kohtaan. MinIAttention luo perustan huomiotietoiselle ICT:lle, eli kehittää (i) ihmisen huomion muodollisia malleja sekä (ii) monisensorisia tunnistusarkkitehtuureja ja päättelyalgoritmeja arvioimaan ja arvioimaan ihmisen huomion tasoa sekä niiden (iii) upottamista ICT-järjestelmät jokapäiväisessä käytössä.

Viisi kansainvälistä ryhmää tekee yhteistyötä MinIAttentionin kehittämiseksi. JKU IPC on tuonut huomiotietoisen ICT:n Pervasive Computingin tiedeyhteisöön, kehittänyt uraauurtavia menetelmiä ja järjestelmiä sekä edistänyt kognitiivista ICT:tä eurooppalaiseksi tutkimusprioriteetiksi (H2020). AKH KUK ylläpitää Itävallan edistyneintä laparoskooppista leikkaussalia, jossa on huippuluokan teknologiset laitteet. Karl STORZ ENDOSKOPE on maailman johtava kirurgisten instrumenttien toimittaja. SUSSEX on yksi maailman tunnetuimmista puettavaan tietotekniikkaan liittyvän koneoppimisen oppilaitoksista, samoin kuin FRI tärkeästä valtion tunnustamisesta.