Совместный интеллект человека и искусственного интеллекта для улучшения управления потоком крови у плода

В настоящее время ультразвуковая допплеровская велоциметрия служит важнейшим инструментом в акушерской практике, в частности для оценки состояния пупочной артерии (СА) и средней мозговой артерии (СМА) в маточно-плацентарно-плодовом кровообращении. Хотя допплерография полезна для выявления таких состояний, как анемия плода и плацентарная недостаточность, ее точность зависит от опыта оператора. Искусственный интеллект (ИИ) предлагает потенциальные улучшения, особенно при беременности высокого риска. Однако существующим приложениям искусственного интеллекта в УЗИ плода часто не хватает прозрачности, что приводит к недоверию пользователей. Целью данного исследования является устранение этих ограничений путем разработки объяснимой модели искусственного интеллекта, которая поможет врачам интерпретировать допплеровские ультразвуковые изображения МА и СМА для улучшения ведения беременности высокого риска.

Цели исследования:

1. Разработать интерпретируемую модель для часто используемых допплеровских потоков, в частности индекса пульсации (PI) пупочной артерии (UA) и средней мозговой артерии (MCA), с целью обеспечить качественную обратную связь по изображениям допплеровского спектра и предложить потенциальное размещение ворот.
2. Чтобы проверить влияние предоставления объяснимой обратной связи AI (XAI) для врачей по сравнению с отсутствием обратной связи по точности интерпретации и управления ультразвуковыми исследованиями.

Всем участникам будет поручено обеспечить размещение ворот для изображений потока пупочной артерии и СМА, а также оценить качество полученных кривых потока. Каждый участник должен будет оценить в общей сложности 40 уникальных изображений (10 изображений потока для UA и MCA, 10 спектральных допплеровских изображений для UA и MCA соответственно). Из четырех групп (UA-поток, UA-спектр, MCA-поток и MCA-спектр) исследователи предоставят согласованные наборы из 40 изображений, которые будут предоставлены участникам, которые соответствуют их уровню опыта в каждой больнице (PGY 1 -2 PGY 3-5; сертифицированные акушеры). Для изображений потока участникам будет предложено определить наиболее подходящее размещение ворот. Что касается кривых спектрального потока, участникам будет предложено оценить, были ли кривые потока достаточного качества для принятия решений по медицинскому управлению.

Критериями включения изображений MCA и UA будут изображения, полученные в третьем триместре (>= 28-й недели).

Дизайн исследования: рандомизированное контролируемое исследование.

Источник данных: 1840 уникальных ультразвуковых сканирований, включая измерения пупочной артерии (UA) и средней мозговой артерии (MCA). 1840 уникальных изображений включают в себя: 460 изображений изображений UA-потока, 460 изображений UA-спектра, 460 изображений MCA-потока и 460 изображений MCA-спектра.

Участники: 92 врача с разным уровнем компетентности из четырех университетских больниц.

Вмешательство: отзывы XAI о доплеровских спектральных кривых MCA/UA и предложения по размещению ворот.

Контрольная группа: Нет обратной связи XAI.

Процедура: Клиницисты будут разделены на две группы по 46 человек в каждой, сопоставимые по уровню опыта в больницах. Контрольная группа установит ворота на изображениях MCA/UA и оценит доплеровский спектр без обратной связи ИИ, в то время как группа вмешательства будет выполнять те же задачи с доступом к обратной связи ИИ.

Оценка результатов: ответы участников в двух группах просматриваются двумя специалистами по УЗИ плода, которые оценивают ответы участников независимо друг от друга. В случае разногласий два сонографиста после обсуждения достигают консенсуса.