MinIAttention - Gestion de l'attention en chirurgie mini-invasive

Les résultats chirurgicaux laparoscopiques sous-optimaux dans les mesures de sécurité des patients sont corrélés avec (i) la charge cognitive / le niveau d'attention du chirurgien opérant, (ii) la fréquence et le degré de perturbations du flux de travail chirurgical, et (iii) le désalignement des axes visuel et moteur dans l'équipement / le cadre laparoscopique (coordination œil-main).

Ce projet créera les principes fondamentaux, de conception et de fonctionnement des futures technologies d'information de salle d'opération de chirurgie mini-invasive conviviales pour les chirurgiens (MIS-IT), qui, compte tenu de la complexité croissante des flux de travail chirurgicaux, ainsi que des paramètres d'instruments et d'équipements, doivent s'appuyer sur l'attention humaine en tant que ressource rare.

Du côté des modèles formels et des méthodes, MinIAttention identifiera les types d'attention humaine, ainsi que les mécanismes cognitifs et physiologiques révélant sa relation avec la perception, la mémoire, la prise de décision et l'apprentissage. En partant des théories établies de l'attention individuelle (Capacity Theory, Multiple Resource Theory, Feature Integration Theory) et des modèles d'attention respectifs (Broadbent, Kahneman, Wickens), nous caractériserons les aspects de l'attention des chirurgiens lors d'opérations MIS. MinIAttention mettra en évidence empiriquement ses modèles sur la dynamique de l'attention d'un chirurgien tout au long du flux de travail d'une opération MIS. Un cadre de référence de reconnaissance de l'attention multi-capteurs sera mis en œuvre, impliquant des signaux externalisés de l'attention d'un chirurgien (regard oculaire, geste de la tête et de la main, pose de la tête et du corps entier, signaux physiologiques, ainsi que communication et interaction sociale). Les modèles d'attention MinIAttention mis en évidence représenteront le corps central des systèmes d'assistance au chirurgien conscient, couvrant (i) l'assistance sensorielle, améliorant les capacités perceptives des chirurgiens, (ii) l'assistance motrice, améliorant les capacités motrices et de manipulation des chirurgiens (iii) l'aide à la prise de décision, guidant le chirurgien vers des décisions éclairées, fondées sur des preuves, rationnelles, transparentes et opportunes pendant l'opération, et (iv) une assistance cognitive, améliorant les capacités de gestion de la mémoire des chirurgiens avec des systèmes de mémoire numérique en arrière-plan. Dans le but de soutenir cette proposition de recherche avec une première impression de la faisabilité de la méthode et de l'approche de recherche proposées, les partenaires proposants ont volontairement mis en place un système prototype de capture de l'attention. Avec cette étude de soutien à la proposition préliminaire, nous avons mis en évidence que des ensembles de capteurs associés à nos modèles d'attention peuvent servir de moyen non intrusif, mais potentiellement efficace, pour déterminer les indicateurs de l'attention d'un chirurgien lors d'interventions chirurgicales en direct. Au-delà de cela, les méthodes de reconnaissance de formes et les techniques d'apprentissage automatique semblent viables pour la tâche de diagnostic automatisé de l'attention et de la charge cognitive, et le système d'assistance et de rétroaction multimodale proposé s'avère réalisable. Nous pouvons donc dire que la méthode et l'approche de recherche sur lesquelles MinIAttention s'appuiera sont solides, prometteuses et préalablement prouvées.

Outre l'orientation MIS-IT de ce projet, MinIAttention servira de référence à un dilemme très général et visiblement à venir de la société de l'information : la surcharge d'informations et la pénurie d'attention. Dans le monde riche en informations d'aujourd'hui, où les gens sont submergés de signaux et de messages à tous les niveaux de perception et de modalités (visuel, auditif, tactile, olfactif), la nécessité d'allouer efficacement l'attention parmi la surabondance de sources d'information apparaît comme l'une des plus importantes. défis exigeants pour la communication médiatisée par les TIC aujourd'hui. Pour la conception et la mise en œuvre de nouveaux systèmes TIC futurs de toutes sortes, il est très intéressant de comprendre comment se produit l'attention spontanée, locale et individuelle aux nouveaux éléments d'information. Quelque deux décennies de recherche sur l'IHM et l'informatique omniprésente/omniprésente ont clairement révélé que parmi les nombreux facteurs de conception indicatifs pour les TIC modernes, l'attention humaine est la première source de perception, par conséquent également la sensibilisation à l'information et aux autres individus. MinIAttention créera la base fondamentale des TIC axées sur l'attention, c'est-à-dire développera (i) des modèles formels d'attention humaine ainsi que (ii) des architectures de reconnaissance multisensorielle et des algorithmes de raisonnement pour estimer et évaluer les niveaux d'attention humaine, ainsi que leur (iii) intégration dans Systèmes TIC d'usage quotidien.

Cinq groupes internationaux vont collaborer pour développer MinIAttention. JKU IPC a introduit les TIC conscientes de l'attention dans la communauté scientifique de l'informatique omniprésente, a développé des méthodes et des systèmes pionniers et a également promu les TIC cognitives pour qu'elles deviennent une priorité de recherche européenne (H2020). AKH KUK dirige la salle d'opération laparoscopique la plus avancée d'Autriche avec un équipement technologique de pointe, Karl STORZ ENDOSKOPE est l'un des principaux fournisseurs mondiaux d'instruments chirurgicaux. SUSSEX est l'une des institutions les plus renommées au monde dans le domaine de l'apprentissage automatique lié à l'informatique portable, tout comme FRI pour la reconnaissance de l'état vital.