MiniIAttention - Gestione dell'attenzione nella chirurgia mininvasiva

I risultati subottimali della chirurgia laparoscopica nelle misure di sicurezza del paziente sono correlati con (i) carico cognitivo/livello di attenzione del chirurgo operante, (ii) frequenza e grado di interruzione del flusso di lavoro chirurgico e (iii) disallineamento degli assi visivi e motori in attrezzatura/impostazione laparoscopica (coordinazione occhio-mano).

Questo progetto creerà i principi fondamentali, progettuali e operativi delle future tecnologie informatiche per la sala operatoria di chirurgia minimamente invasiva (MIS-IT), che - data la sempre crescente complessità dei flussi di lavoro chirurgici, nonché le impostazioni degli strumenti e delle apparecchiature - saranno devono basarsi sull'attenzione umana come risorsa scarsa.

Dal lato del modello formale e dei metodi, MinIAttention identificherà i tipi di attenzione umana, così come i meccanismi cognitivi e fisiologici che rivelano la sua relazione con la percezione, la memoria, il processo decisionale e l'apprendimento. Partendo dalle teorie consolidate dell'attenzione individuale (Teoria della capacità, Teoria delle risorse multiple, Teoria dell'integrazione delle caratteristiche) e dai rispettivi modelli di attenzione (Broadbent, Kahneman, Wickens), caratterizzeremo gli aspetti dell'attenzione dei chirurghi durante le operazioni MIS. MiniIAttention evidenzierà empiricamente i suoi modelli sulla dinamica dell'attenzione di un chirurgo lungo il flusso di lavoro di un'operazione MIS. Verrà implementato un quadro di riferimento per il riconoscimento dell'attenzione multisensoriale, che coinvolge segnali esternalizzati dell'attenzione di un chirurgo (sguardo degli occhi, gesto della testa e delle mani, posa della testa e di tutto il corpo, segnali fisiologici, nonché comunicazione e interazione sociale). I modelli di attenzione MinIAttention evidenziati rappresenteranno il corpo centrale dei sistemi di assistenza consapevole del chirurgo, coprendo (i) l'assistenza sensoriale, migliorando le capacità percettive dei chirurghi, (ii) l'assistenza motoria, migliorando le capacità motorie e manipolative dei chirurghi (iii) l'assistenza decisionale, guidando il chirurgo verso decisioni informate, basate sull'evidenza, razionali, trasparenti e tempestive durante l'operazione, e (iv) assistenza cognitiva, potenziando le capacità di gestione della memoria del chirurgo con sistemi di memoria digitale in background. Allo scopo di supportare questa proposta di ricerca con una prima impressione della fattibilità del metodo e dell'approccio di ricerca proposto, i partner proponenti hanno volontariamente istituito un sistema di cattura dell'attenzione prototipo. Con questo studio di supporto alla proposta preliminare abbiamo evidenziato che insiemi di sensori insieme ai nostri modelli di attenzione possono servire come mezzo non intrusivo, ma potenzialmente efficace per determinare gli indicatori dell'attenzione di un chirurgo durante gli interventi chirurgici dal vivo. Oltre a ciò, i metodi di riconoscimento del modello e le tecniche di apprendimento automatico sembrano fattibili per il compito di attenzione automatizzata e diagnosi del carico cognitivo, e l'assistenza proposta e il sistema di feedback multimodale si rivela fattibile. Possiamo quindi affermare che il metodo e l'approccio di ricerca su cui si baserà MiniIAttention è solido, promettente e preliminarmente evidenziato.

A parte il focus MIS-IT di questo progetto, MinIAttention servirà come riferimento a un dilemma della società dell'informazione molto generale e osservabilmente imminente: sovraccarico di informazioni e scarsità di attenzione. Nel mondo odierno ricco di informazioni, dove le persone sono inondate di segnali e messaggi a tutti i livelli di percezione e modalità (visiva, uditiva, tattile, olfattiva), la necessità di allocare l'attenzione in modo efficiente tra la sovrabbondanza di fonti informative appare tra le più sfide impegnative per la comunicazione mediata dalle TIC oggi. Per la progettazione e l'implementazione di nuovi e futuri sistemi ICT di tutti i tipi, è di grande interesse capire come si verifica un'attenzione spontanea, locale e individuale ai nuovi elementi informativi. Circa vent'anni di ricerca sull'HCI e sul pervasive/ubiquitous computing hanno chiaramente rivelato che tra i molti fattori indicativi di progettazione per le moderne ICT, l'attenzione umana è la prima fonte di percezione, di conseguenza anche la consapevolezza nei confronti delle informazioni e di altri individui. MinIAttention creerà la base fondamentale per l'ICT consapevole dell'attenzione, ovvero svilupperà (i) modelli formali di attenzione umana insieme a (ii) architetture di riconoscimento multisensoriale e algoritmi di ragionamento per stimare e valutare i livelli di attenzione umana, insieme alla loro (iii) integrazione in Sistemi ICT di uso quotidiano.

Cinque gruppi internazionali collaboreranno per sviluppare MinIAttention. JKU IPC ha introdotto l'ICT consapevole dell'attenzione nella comunità scientifica del Pervasive Computing, ha sviluppato metodi e sistemi pionieristici e ha anche promosso l'ICT cognitiva affinché diventi una priorità della ricerca europea (H2020). AKH KUK gestisce la sala operatoria laparoscopica più avanzata dell'Austria con attrezzature tecnologiche all'avanguardia, Karl STORZ ENDOSKOPE è un fornitore di strumenti chirurgici leader a livello mondiale. SUSSEX è tra le istituzioni più rinomate al mondo nell'apprendimento automatico relativo al computer indossabile, così come FRI per il riconoscimento dello stato vitale.