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Jan 19, 2024

深層学習分類器を使用して手術ビデオ分析でプライバシーを保護し、特定する

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9235 (2023) この記事を引用 631 アクセス 7 Altmetric Metrics の詳細 外科ビデオ分析は教育と研究を促進します。 ただし、ビデオ

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9235 (2023) この記事を引用

631 アクセス

7 オルトメトリック

メトリクスの詳細

外科ビデオ分析は教育と研究を促進します。 ただし、内視鏡手術のビデオ録画には、特に内視鏡カメラが患者の体外に移動され、体外離脱のシーンが記録される場合、プライバシーに関わる情報が含まれる可能性があります。 したがって、内視鏡ビデオにおける体外離脱シーンの特定は、患者と手術室スタッフのプライバシーを保護するために非常に重要です。 この研究では、内視鏡ビデオ内の体外離脱画像を識別するための深層学習モデルを開発および検証しました。 このモデルは、12 種類の異なる腹腔鏡手術とロボット手術の内部データセットでトレーニングおよび評価され、腹腔鏡下胃バイパス手術と胆嚢摘出手術の 2 つの独立した多中心テスト データセットで外部検証されました。 モデルのパフォーマンスは、受信機動作特性曲線下面積 (ROC AUC) を測定する人間のグラウンド トゥルース アノテーションと比較して評価されました。 48 個のビデオからの 356,267 個の画像で構成される内部データセットと、それぞれ 10 個と 20 個のビデオからの 54,385 個と 58,349 個の画像で構成される 2 つの多中心テスト データセットに注釈が付けられました。 このモデルは、内部テスト データセット上で 99.97% ROC AUC の体外離脱画像を識別しました。 多中心性胃バイパスデータセットの平均±標準偏差 ROC AUC は、多中心性胆嚢摘出術データセットでそれぞれ 99.94 ± 0.07% および 99.71 ± 0.40% でした。 このモデルは内視鏡ビデオ内の体外離脱画像を確実に識別でき、公開されています。 これにより、手術ビデオ分析におけるプライバシーの保護が容易になります。

「そして、私が職業上見たり聞いたりすることは何であれ、[…]それが海外で出版されるべきではないものであれば、私は決して漏らしません。そのようなことは神聖な秘密であると考えます。」1

ヒポクラテスの誓い

外科ビデオ分析は、教育（危機的状況のレビューと個別のフィードバック）2、3、資格認定（ビデオベースの評価）4、および研究（多施設共同治験における外科技術の標準化5、外科スキルの評価）6、7を促進します。 外科ビデオ分析の使用は増加しているにもかかわらず、手動による症例レビューには時間と費用がかかり、専門知識が必要であり、プライバシー上の懸念が生じるため、これまでのところ外科ビデオ分析の可能性が最大限に活用されていません。

したがって、最近では、手術ビデオ分析を自動化するために、手術データサイエンスのアプローチが採用されています。 人工知能 (AI) モデルは、手術ビデオ内の介入 8、9、10、ツール 8、11、アクション 12 の段階を認識するようにトレーニングされています。 これにより、残りの手術時間の推定 13、重大なイベントの自動文書化 14、手術スキルの評価 15 および安全チェックポイントの達成度 16、または術中ガイダンス 17 などの下流アプリケーションが可能になります。

AI は、専門家が手術ビデオをレビューするコストと時間の制約を引き続き削減します。 しかし、患者のビデオデータの記録、保存、取り扱い、公開に関するプライバシーの懸念は、これまでのところ広く対処されていません。 ヒポクラテスの誓いに由来する医師と患者の特権は、医療データと患者の身元を法的調査から保護します。 医療スタッフによる医療秘密の侵害は、ほとんどの国で起訴の対象となります。 患者が手術室 (OR) で麻酔状態にある間に記録される内視鏡ビデオは特に敏感です。 これらには、患者や手術室スタッフの身元などの機密情報が漏洩する可能性のある手術室のシーンが含まれることがよくあります。 さらに、部屋にある時計やカレンダーがビデオにキャプチャされている場合、それぞれの介入の時間や日付を特定することができます。 手術の日時に関する情報により、手術を受ける患者の識別が容易になります。 患者の体外で記録されたこれらのシーンは、体外離脱シーンと呼ばれます。 内視鏡が患者に導入される前にビデオ録画がすでに開始されていた場合、手術終了後、または手術中に内視鏡が洗浄されるたびに停止されなかった場合、体外離脱シーンがキャプチャされます。