在儿科机器人手术中，利用人工智能支持的内镜下通信分析进行手术指导的可行性

《Journal of Pediatric Urology》：Feasibility of AI-Supported Intraoperative Communication Analysis for Surgical Coaching in Pediatric Robotic Surgery

　　

摘要

引言

机器人手术通过将外科医生与患者及手术室团队物理分离，改变了手术操作方式，同时也影响了沟通动态和非技术技能的需求。目前的外科培训框架缺乏评估术中沟通和表现的客观工具。自然语言处理（NLP）的进步为实现实时量化沟通行为和增强外科教育提供了可能。我们的目标是评估将AI支持的术中沟通分析整合到机器人手术的结构化外科辅导模型中的可行性。

方法

在获得机构伦理审查委员会批准后，我们进行了一项前瞻性试点研究，使用了一个现有的外科辅导框架，并结合了术中音频采集和基于NLP的分析。沟通行为被事先定义并映射到非技术技能领域（认知、人际交往和自我调节）。初步开发阶段（n=11）用于优化音频采集方式、过渡到可穿戴麦克风，并通过计划-执行-研究-行动（Plan-Do-Study-Act）流程完善行为定义；这些案例被排除在最终分析之外。行为频率（n=40）使用描述性统计分析和按手术类型、病例复杂性和手术时间进行的探索性比较进行分析，并进行了假发现率校正。

结果

共纳入了51例儿科机器人手术案例；其中前11例属于开发阶段，其余40例用于最终分析。这40例手术产生了71段音频记录，其中65段（91.5%）可供分析。没有报告与研究实施相关的工作流程中断或不良事件。手术平均持续时间为3小时23分钟（IQR，2.48-4.05小时），每例手术检测到的对话行为中位数约为882次（IQR，539-1,310次）。探索性分析表明，在手术时间较长的情况下，原始沟通活动更为频繁；然而，在校正多重比较后，行为差异不再具有统计学意义。在分析的整个队列中，均达到了预先设定的可行性阈值。

讨论

本研究证明了将基于NLP的术中沟通分析整合到儿科机器人手术工作流中的可行性。高比例的可分析数据以及工作流程未受干扰的情况支持了这种方法的可扩展性。尽管这项试点研究无法检测到结果差异，但观察到的趋势表明，定量沟通指标可能为外科辅导和表现评估提供有意义的信号。

AI支持的术中沟通分析可以生成非技术技能的结构化、定量衡量标准。这种方法有潜力提升外科辅导效果，实现长期表现跟踪，并支持数据驱动的培训模式的发展。

实时的AI辅助沟通分析可以为外科医生和培训者提供关于非技术技能的客观反馈，从而改善辅导效果、手术表现和患者护理。

章节摘录

引言：

机器人手术通过将外科医生与患者及手术室团队物理分离，改变了手术环境。这种变化改变了传统的沟通模式、情境意识、团队合作和技术执行方式，为外科培训和表现评估带来了新的挑战。因此，外科医生和培训者必须发展超越技术熟练度的多项能力，包括关键的非技术技能。

方法：

在获得机构伦理审查委员会批准后，我们实施了一个现有的外科辅导模型，并扩展了其功能，加入了术中沟通相关数据的采集（图1）。参与者的音频被收集，并作为辅导计划的一部分进行了评估；那些在手术室中但未被记录或评估的人员被告知了正在进行的研究，并给予了口头同意。

统计分析：

由于本手稿的方法旨在证明可行性，我们的统计分析属于探索性分析。所有分析均使用定量行为指标进行。连续变量通过中位数和四分位数范围进行总结，而分类变量则通过频率和比例进行总结。为了评估沟通相关行为模式是否因病例复杂性（低、中、高）和手术类型而有所不同……

结果：

数据来自总共51例手术。前11例属于行为定义的初步阶段，其余手术使用改进后的定义和个人音频采集方法进行分析。最终分析了40例手术，得到了71段音频记录。在这些记录中，23段（32.4%）包含培训者的声音，40段（56.3%）包含主外科医生的声音，6段（8.45%）包含副外科医生的声音，2段（2.8%）包含其他参与者……

讨论：

近年来，人们探索了使用自然语言处理来评估手术表现的新方法，尽管大多数应用集中在书面语言处理上（12）。在外科领域，实时术中应用的研究较少（12）。最近的一项研究探讨了在沉浸式模拟场景中应用多模态空间数据和语音数据分析来评估学生的表现（13）。我们证明了将……整合的可行性。

关于手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本作品的过程中，作者使用了ChatGPT（OpenAI）来协助校对和改善语法及可读性。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。

Nicolas Fernandez | Alison Cerezo | Maya Gopalan | Sarah Peregrine Lord | Jennifer Ahn | Thomas Lendvay西雅图儿童医院儿科泌尿科，华盛顿州西雅图