MinIAttention - Aandachtsmanagement bij minimale invasieve chirurgie

Laparoscopische chirurgische suboptimale resultaten in patiëntveiligheidsmaatregelen zijn gecorreleerd met (i) cognitieve belasting / aandachtsniveau van de opererende chirurg, (ii) de frequentie en mate van verstoringen van de chirurgische workflow, en (iii) de verkeerde uitlijning van visuele en motorische assen in laparoscopische apparatuur / setting (oog-handcoördinatie).

Dit project zal de fundamentele, ontwerp- en operationele principes creëren van toekomstige, chirurgvriendelijke operatiekamerinformatietechnologieën voor minimaal invasieve chirurgie (MIS-IT), die - gezien de steeds groeiende complexiteit in chirurgische workflows, evenals instrument- en apparatuurinstellingen - zullen moeten voortbouwen op menselijke aandacht als een schaars goed.

Aan de kant van het formele model en de methoden zal MinIAttention soorten menselijke aandacht identificeren, evenals cognitieve en fysiologische mechanismen die de relatie ervan met perceptie, geheugen, besluitvorming en leren onthullen. Beginnend met gevestigde theorieën over individuele aandacht (Capacity Theory, Multiple Resource Theory, Feature Integration Theory) en de respectieve aandachtsmodellen (Broadbent, Kahneman, Wickens), karakteriseren we aspecten van aandacht van chirurgen tijdens MIS-operaties. MinIAttention zal zijn modellen empirisch bewijzen over de dynamiek van de aandacht van een chirurg tijdens de workflow van een MIS-operatie. Er zal een referentiekader voor aandachtsherkenning met meerdere sensoren worden geïmplementeerd, met externe signalen van de aandacht van een chirurg (oogstaar, hoofd- en handgebaren, houding van het hoofd en het hele lichaam, fysiologische signalen, evenals communicatie en sociale interactie). Aantoonbare MinIAttention-aandachtsmodellen zullen het kernlichaam vertegenwoordigen van bewuste assistentiesystemen voor chirurgen, die (i) sensorische assistentie omvatten, het verbeteren van de perceptuele capaciteiten van de chirurg, (ii) motorische assistentie, het verbeteren van de motorische en manipulatieve capaciteiten van de chirurg (iii) hulp bij het nemen van beslissingen, het begeleiden van de chirurg op weg naar geïnformeerde, op feiten gebaseerde, rationele, transparante en tijdige beslissingen tijdens de operatie, en (iv) cognitieve assistentie, waardoor de geheugenbeheercapaciteiten van de chirurg worden verbeterd met digitale achtergrondgeheugensystemen. Om dit onderzoeksvoorstel te ondersteunen met een vroege indruk van de haalbaarheid van de voorgestelde onderzoeksmethode en -benadering, hebben de indienende partners vrijwillig een prototypisch aandachtsregistratiesysteem opgezet. Met dit voorbereidend onderzoek ter ondersteuning van het voorstel hebben we aangetoond dat ensembles van sensoren samen met onze aandachtsmodellen kunnen dienen als een onopvallend, maar potentieel effectief middel om indicatoren van de aandacht van een chirurg tijdens live operaties te bepalen. Bovendien lijken de methoden voor patroonherkenning en technieken voor machinaal leren haalbaar voor de taak van geautomatiseerde diagnose van aandacht en cognitieve belasting, en blijkt het voorgestelde ondersteunings- en multimodale feedbacksysteem haalbaar. We kunnen dus zeggen dat de onderzoeksmethode en aanpak waarop MinIAttention zal voortbouwen, solide, veelbelovend en vooraf bewezen is.

Naast de MIS-IT-focus van dit project, zal MinIAttention dienen als een verwijzing naar een zeer algemeen, waarneembaar opkomend dilemma in de informatiemaatschappij: informatie-overload en aandachtschaarste. In de informatierijke wereld van vandaag, waar mensen worden overspoeld met signalen en boodschappen op alle waarnemingsniveaus en modaliteiten (visueel, auditief, tactiel, olfactorisch), lijkt de noodzaak om de aandacht efficiënt te verdelen over de overvloed aan informatiebronnen een van de belangrijkste veeleisende uitdagingen voor ICT-gemedieerde communicatie vandaag. Voor het ontwerp en de implementatie van allerlei soorten nieuwe, toekomstige ICT-systemen is het van groot belang om te begrijpen hoe spontane, lokale, individuele aandacht voor nieuwe informatie-items ontstaat. Zo'n twee decennia van HCI en alomtegenwoordig/ubiquitous computing-onderzoek hebben duidelijk aangetoond dat van de vele indicatieve ontwerpfactoren voor moderne ICT, menselijke aandacht de eerste bron van waarneming is, en bijgevolg ook bewustzijn voor informatie en andere individuen. MinIAttention zal de fundamentele basis leggen voor aandachtsbewuste ICT, d.w.z. het ontwikkelen van (i) formele modellen van menselijke aandacht samen met (ii) multisensorische herkenningsarchitecturen en redeneeralgoritmen om niveaus van menselijke aandacht te schatten en te beoordelen, samen met hun (iii) inbedding in ICT-systemen voor dagelijks gebruik.

Vijf internationale groepen gaan samenwerken om MinIAttention te ontwikkelen. JKU IPC heeft aandachtsbewuste ICT geïntroduceerd in de wetenschappelijke gemeenschap van Pervasive Computing, heeft baanbrekende methoden en systemen ontwikkeld en heeft ook cognitieve ICT gepromoot om een ​​Europese onderzoeksprioriteit te worden (H2020). AKH KUK runt Oostenrijks meest geavanceerde laparoscopische operatiekamer met geavanceerde technologische apparatuur, Karl STORZ ENDOSKOPE is een wereldwijd toonaangevende leverancier van chirurgische instrumenten. SUSSEX is een van 's werelds meest gerenommeerde instellingen op het gebied van machine learning met betrekking tot draagbare computers, net als FRI voor vitale statusherkenning.