Αυτόματη Αξιολόγηση Χειρουργικών Δεξιοτήτων στη Ρομποτική Χειρουργική με Χρήση Μοντέλου Μετασχηματιστή Πολλαπλών Εργασιών

Abstract

Η αξιολόγηση χειρουργικών δεξιοτήτων θεωρείται κρίσιμη λειτουργία για την έγκυρη και ποιοτική χειρουργική εκπαίδευση, διασφαλίζοντας την ασφάλεια των ασθενών και την ποιότητα της κλινικής φροντίδας. Η παρούσα διπλωματική εργασία προτείνει την ανάπτυξη ενός Μοντέλου Μετασχηματιστή Πολλαπλών Εργασιών, το οποίο αξιολογεί αυτόματα τις χειρουργικές δεξιότητες με βάση την τροποποιημένη κλίμακα MOSATS και τη συνολική βαθμολογία GRS, χρησιμοποιώντας αποκλειστικά κινηματικά δεδομένα. Για την εκπαίδευση και αξιολόγηση του μοντέλου επιλέχθηκε το σετ δεδομένων JIGSAWS, που περιλαμβάνει καταγραφές από το χειρουργικό σύστημα DaVinci, εκτελώντας διάφορες χειρουργικές ασκήσεις. Εφαρμόζονται τεχνικές παραθυροποίησης και συνδυασμοί μηχανισμών προσοχής παράλληλα στις χρονοσειρές των δύο ρομποτικών υποσυστημάτων master και slave, για τον εντοπισμό πολύπλοκων εξαρτήσεων και την εξαγωγή σύνθετων χαρακτηριστικών. Τα πειραματικά αποτελέσματα καταδεικνύουν υψηλή συσχέτιση μεταξύ των προβλέψεων του μοντέλου και των ανθρώπινων εκτιμήσεων, με ποσοστό υπεροχής 86%, έναντι αντίστοιχων μοντέλων της τεχνολογικής στάθμης που αξιοποιούν κινηματικά δεδομένα. Η πρόβλεψη της συνολικής βαθμολογίας GRS υπερέχει σε ακρίβεια ως προς μοντέλα που χρησιμοποιούν οπτική πληροφορία. Η δυνατότητα γενίκευσης του δικτύου σε πολλαπλές εργασίες, επιβεβαιώνει τη συνεισφορά του ως ένα αξιόπιστο εργαλείο υποστήριξης στην χειρουργική εκπαίδευση.