STUDIU. Un sistem de învățare bazat pe AI conduce la rezultate superioare în pregătirea studenților pentru dobândirea abilităților chirurgicale în medii simulate, comparativ cu instructajul unui expert




Conform unui studiu clinic randomizat, utilizarea sistemelor de învățare bazate pe inteligență artificială în pregătirea studenților la medicină pentru a dobândi abilități chirurgicale în medii simulate poate conduce la rezultate mai bune decât în cazul în care instructajul s-ar realiza de către un expert, la distanță. Mai mult decât atât, în cadrul aceleiași cercetări au fost evaluate și reacțiile cognitive și afective ale participanților, pentru a observa impactul pe care l-ar putea avea interacțiunea cu un astfel de sistem.

Rezultatele au arătat că studenții care învață cu ajutorul sistemului AI deprind abilități chirurgicale în medii simulate de 2,6 ori mai rapid decât cei instruiți de un expert, de la distanță. În ceea ce privește performanțele propriu-zise, s-a înregistrat o diferență de 36% în favoarea studenților antrenați cu sistemul bazat pe inteligență artificială. Monitorizarea reacțiilor cognitive și afective ale participanților la studiu a condus la concluzia că nu există diferențe semnificative între grupul care a beneficiat de asistență AI și cel care a beneficiat de asistență umană. Studenții care au utilizat în totalitate tehnologia au fost la fel de receptivi la informații precum cei instruiți de expert.

abonare

Studiul publicat în jurnalul JAMA Network a analizat modul în care un sistem bazat pe inteligență artificială, denumit Virtual Operative Assistent (VOA), poate influența procesul de învățare al studenților în momentul în care realizează operații chirurgicale în medii virtuale, simulate. Oamenii de știință au comparat apoi aceste performanțe cu cele ale unui grup de studenți instruiți de către un expert, prin teleconferință.

Conform autorilor, acesta este primul studiu clinic randomizat care compară eficiența unui sistem de învățare bazat pe AI cu instrucțiunile provenite de la un expert în simulare chirurgicală, determinând răspunsul afectiv și cognitiv al studenților la un astfel de instructaj.

sistem invatare inteligenta artificiala rezultate superioare pregatire studenti

Desfășurarea studiului

Mediul virtual utilizat a fost creat cu NeuroVR, un simulator pentru rezecțiile tumorale de la nivelul creierului. În cadrul acestuia sunt simulate proceduri neurochirurgicale, oferind o experiență cât mai fidelă utilizatorului, atât din punct de vedere vizual, cât și auditiv și haptic (tactil). Virtual Operative Assistent (VOA), sistemul bazat pe algoritmi de învățare automată, dezvoltat de autorii studiului, a fost utilizat pentru a clasifica performanța studenților și pentru a le oferi feedback.

În total au participat 70 de studenți voluntari, aflați în primii 2 ani de studiu în cadrul facultăților de medicină. Aceștia au învățat practicarea rezecției subpiale, o tehnică neurochirurgicală utilizată în chirurgia oncologică sau în anumite cazuri de epilepsie. Sarcina a constat în înlăturarea tumorii corticale, cu sângerare și deteriorare a țesuturilor adiacente minime. Au avut la dispoziție un aspirator simulat, în mâna dominantă, iar în cealaltă mână un forceps bipolar simulat. 

Participanții au primit instrucțiuni standard, atât verbale cât și scrise, despre modul în care trebuie folosite instrumentele. Procesul de învățare a constat în două module: un modul de practică și un modul în care studenții aplicau ceea ce au practicat, realizând o rezecție realistă în mediul de realitate virtuală. Pentru modulul de practică, studenții au avut la dispoziție 5 minute pentru completarea fiecărei rezecții, iar prima rezecție realizată în cadrul acestui modul a fost considerată performanța bazală. În cel de-al doilea modul, unde participanții au aplicat ceea ce au învățat în modulul anterior, sub forma unei rezecții realiste în realitatea virtuală, au avut la dispoziție 13 minute. 

Competența studenților a fost evaluată în 2 pași – siguranță/precizie și mobilitatea instrumentului. La rândul său, fiecărui pas i-au fost asociate 2 criterii: rata medie de sângerare și forța bipolară maximă de aplicare (pentru evaluarea siguranței/preciziei) și distanța medie de separare a vârfului instrumentului și accelerarea bipolară medie (pentru evaluarea modului în care manipulau instrumentul). Pentru a putea trece la pasul al doilea și a învăța modul de mișcare al instrumentelor, studenții au fost nevoiți să atingă nivelul expert în primul pas.

Studiul prezintă și o serie de limitări, una dintre ele fiind faptul că participanții nu au fost aleși întâmplător, ci au fost studenți voluntari, persoane care deja erau interesați de tehnologie și de implicațiile acesteia în instruirea chirurgicală. Un alt punct slab al cercetării este faptul că sistemul bazat pe inteligență artificială nu poate evalua lucrul într-o echipă multidisciplinară sau interacțiunile dintre participanții la intervenția chirurgicală. Mai mult decât atât, contextul pandemic nu a permis instruirea studenților din grupul de control, în persoană, de către un expert, ci oamenii de știință au fost nevoiți să se rezume la o instruire virtuală, la distanță.

Medicina digitală poate aduce beneficii în instruirea și planificarea chirurgicală

Pandemia COVID-19 a adus nevoia utilizării tehnologiei în domeniul medical la un nivel mult mai avansat decât înainte. În această perioadă, multe dintre instrumentele digitale considerate inițial doar posibile oportunități au devenit absolut necesare. Conform unui studiu prezentat în cadrul Summit-ului Global de Health Literacy din 2021, peste 85% dintre studenții la medicină consideră că medicina digitală poate îmbunătăți serviciile medicale. 

Simulările intervențiilor chirurgicale sunt mai mult decât necesare pentru instruirea studenților și a viitorilor medici în manipularea corectă a instrumentelor, iar tehnologiile bazate pe realitate virtuală reprezintă medii propice pentru astfel de practici.

La finalul anului 2021, Food and Drug Aministration a aprobat software-ul de realitate virtuală InVisionOS care se adresează chirurgilor, fiind destinat îmbunătățirii planificării chirurgicale. Sistemul combină aspecte de realitate virtuală interactivă și experiențe de realitate augmentată, ambele de nivel medical, oferind chirurgilor o nouă metodă de interacțiune cu rezultatele imagistice ale pacienților.

Citește și: