Autonomous robotic surgery has advanced significantly based on analysis of visual and temporal cues in surgical workflow, but relational cues from domain knowledge remain under investigation. Complex relations in surgical annotations can be divided into intra- and inter-relations, both valuable to autonomous systems to comprehend surgical workflows. Intra- and inter-relations describe the relevance of various categories within a particular annotation type and the relevance of different annotation types, respectively. This paper aims to systematically investigate the importance of relational cues in surgery. First, we contribute the RLLS12M dataset, a large-scale collection of robotic left lateral sectionectomy (RLLS), by curating 50 videos of 50 patients operated by 5 surgeons and annotating a hierarchical workflow, which consists of 3 inter- and 6 intra-relations, 6 steps, 15 tasks, and 38 activities represented as the triplet of 11 instruments, 8 actions, and 16 objects, totaling 2,113,510 video frames and 12,681,060 annotation entities. Correspondingly, we propose a multi-relation purification hybrid network (MURPHY), which aptly incorporates novel relation modules to augment the feature representation by purifying relational features using the intra- and inter-relations embodied in annotations. The intra-relation module leverages a R-GCN to implant visual features in different graph relations, which are aggregated using a targeted relation purification with affinity information measuring label consistency and feature similarity. The inter-relation module is motivated by attention mechanisms to regularize the influence of relational features based on the hierarchy of annotation types from the domain knowledge. Extensive experimental results on the curated RLLS dataset confirm the effectiveness of our approach, demonstrating that relations matter in surgical workflow analysis.


翻译:根据对外科工作流程中视觉和时间提示的分析,自主机器人外科手术取得了显著进展,但是仍然在对外科手术流程中视觉和时间提示的分析基础上,对领域知识的关联信号进行了调查。外科说明中的复杂关系可以分为内部和相互关系,两者对自主系统都具有价值,以便理解外科工作流程。内和内部关系分别描述了特定说明类型中不同类别的相关性和不同说明类型的相关性。本文件旨在系统调查关系提示在外科手术中的重要性。首先,我们提供RLLS12M数据集,大规模收集机械左侧直系直系切除(RLLS),大规模收集机器人左侧直系切除(RLLS),为此,我们建议为50名外科医生操作的病人制作50部视频,并注明一个等级工作流程,包括3个间和6个内部关系、6个步骤、15项任务和38项活动,分别代表了11个工具、8项行动和16项对象,总共2,113510个视频框架和12,681,060个直系直系方法实体。与此相关,我们提议通过直系关系中多CN关系测量内部内部内部内部内线断断断断断断断断断断断断断断断系关系,利用内部结构结构结构结构结构结构结构结构关系,将一个动态关系(MRRSR)升级关系中的一种动态结构结构结构结构结构,通过直系关系中的一种动态关系中的一种动态关系,通过直系关系,直系关系,通过直系内分解。

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