The goal of this study was to develop new reliable open surgery suturing simulation system for training medical students in situation where resources are limited or in the domestic setup. Namely, we developed an algorithm for tools and hands localization as well as identifying the interactions between them based on simple webcam video data, calculating motion metrics for assessment of surgical skill. Twenty-five participants performed multiple suturing tasks using our simulator. The YOLO network has been modified to a multi-task network, for the purpose of tool localization and tool-hand interaction detection. This was accomplished by splitting the YOLO detection heads so that they supported both tasks with minimal addition to computer run-time. Furthermore, based on the outcome of the system, motion metrics were calculated. These metrics included traditional metrics such as time and path length as well as new metrics assessing the technique participants use for holding the tools. The dual-task network performance was similar to that of two networks, while computational load was only slightly bigger than one network. In addition, the motion metrics showed significant differences between experts and novices. While video capture is an essential part of minimally invasive surgery, it is not an integral component of open surgery. Thus, new algorithms, focusing on the unique challenges open surgery videos present, are required. In this study, a dual-task network was developed to solve both a localization task and a hand-tool interaction task. The dual network may be easily expanded to a multi-task network, which may be useful for images with multiple layers and for evaluating the interaction between these different layers.
翻译:这项研究的目的是开发新的可靠的开放外科模拟系统,在资源有限或国内设置资源有限的情况下培训医科学生。也就是说,我们开发了工具和手的本地化算法,并根据简单的网络摄像头数据,计算外科技能评估的运动度量标准;25名参与者利用我们的模拟器执行多种外观任务。YOLO网络已改为多任务网络,目的是工具本地化和工具手互动探测。通过将YOLO检测头拆分,使他们在计算机运行时间之外最低限度地支持两个任务。此外,根据系统的结果,还计算了运动度量标准,包括时间和路径长度等传统计量标准,以及评估技术参与者持有工具时使用的新度度。双任务网络的性能与两个网络相似,而计算负荷可能略大于一个网络。此外,运动度标值显示专家与新运行时间段之间的显著差异。此外,根据系统的结果,运动度度度量度标准计算出两者之间的相互作用。根据系统结果计算,运动量度标准包括时间和路径长度等传统计量标准,对于持有工具者来说,双轨的双重任务是双重任务中的一种独特的结构。在目前,这种结构中,一个是双重任务中的一种独特的结构任务,而一个是双重任务中的一种独特的结构,一个独特的结构。在双重任务中的一种任务,一个是双重任务,一个独特的结构结构结构结构结构结构,对于双重任务,它是一个独特的结构,它是一个独特的结构,它是一个独特的结构,一个独特的结构,它是一个独特的结构。一个任务。一个任务,它是一个独特的结构,它是一个独特的结构。一个任务,它是一个独特的结构。一个独特的结构,它是一个独特的结构,它是一个独特的结构。一个独特的结构,它是一个独特的,它是一个独特的,它是一个独特的,它是一个独特的,它是一个独特的,它是一个独特的结构的双重的双重的双重的双重的双重结构结构结构结构结构结构结构结构结构结构结构结构。它是它的一种结构,它的一种结构。它的一种结构,它是一个独特的结构。它是一个独特的结构,它是它是一个独特的结构。它的一种结构,它是一个独特的结构。它是一个独特的结构,它的一种结构。一个独特的结构。它的一种结构,它的一种结构。它的一种结构。它的一种结构,它的一种结构,它的一种结构,它的一种结构。它的一种结构,它的一种结构,它的一种结构,它的一种结构。它的一种结构。