Kan AI het gevoel van een chirurg leren?

Onderzoekers van HealthTech Nexus, een samenwerking tussen de Universiteit Twente en het Radboudumc, gaan onderzoeken of kunstmatige intelligentie (AI) kan leren wat ervaren chirurgen vaak op gevoel doen: inschatten hoeveel spanning er op weefsel staat tijdens een operatie. Als dat lukt, kan AI chirurgen helpen hun operatietechnieken verder te verbeteren en mogelijk complicaties verminderen.
 
Bij veel operaties wordt gebruikgemaakt van laparoscopische of robotische instrumenten. Deze ingrepen worden standaard vastgelegd op video. Chirurgische video's spelen een belangrijke rol bij de opleiding en beoordeling van chirurgen, maar het analyseren ervan kost veel tijd. ‘Een ervaren chirurg is ongeveer 45 minuten bezig met het beoordelen van een operatievideo’, vertelt dr. Frans van Workum, gastro-intestinaal chirurg in het Radboudumc en het Canisius-Wilhelmina Ziekenhuis. ‘Tegelijkertijd wordt er jaarlijks in Nederland meer dan 100.000 uur aan chirurgische video's geproduceerd.’

AI-systemen kunnen inmiddels al verschillende aspecten van operaties analyseren, zoals de duur van bepaalde operatiestappen, het aantal onnodige instrumentbewegingen en de mate van bloedverlies. De beoordelingen van deze systemen komen vaak goed overeen met die van ervaren chirurgen.

Toch ontbreekt nog een cruciaal onderdeel: het inschatten van weefselspanning. Tijdens een operatie trekken chirurgen weefsel uit elkaar om nauwkeurig te kunnen werken. Het correct beoordelen van de spanning die daarbij ontstaat, is essentieel om schade aan omliggend weefsel te voorkomen.

Het onderzoek richt zich op de vraag of AI-modellen weefselspanning kunnen afleiden uit operatievideo's. Daarbij wordt gekeken naar factoren zoals de mate waarin weefsel wordt uitgerekt, welke instrumenten worden gebruikt en hoe deze bewegen tijdens verschillende fasen van een operatie.

De onderzoekers kiezen daarbij bewust voor zogenoemde white-box AI-modellen. Deze modellen zijn transparant in hun besluitvorming, waardoor chirurgen kunnen zien hoe het systeem tot een bepaalde conclusie komt en of die logisch is.
 
Het project bevindt zich nog in een vroege fase. In eerste instantie zullen 35 chirurgen video's van rectale kankeroperaties beschikbaar stellen. De AI-systemen worden vervolgens gebruikt om specifieke onderdelen van deze operaties te analyseren. De onderzoekers willen uiteindelijk vaststellen of AI de uitgevoerde ingrepen even goed, of mogelijk zelfs beter, kan beoordelen dan menselijke experts.
Als dat lukt, kan dat veel tijd besparen bij het evalueren van operaties. Daarnaast biedt het mogelijkheden om operatietechnieken objectief met elkaar te vergelijken en verder te verfijnen.
‘Feedback helpt je in elk vak om beter te worden", aldus Van Workum. "Als AI ons na een operatie waardevolle feedback kan geven en we daardoor onze werkwijze zelfs maar met vijf procent kunnen verbeteren, dan kan dat al een groot verschil maken voor de dagelijkse chirurgische praktijk en voor de zorg voor patiënten.’