Voy a reproducir varios artículos recientes con el sustento de procesos de in-geniería y la inteligencia artificial disminuir desperdicios, aumentar la seguridad y la calidad.
El objetivo de esta revisión fue recopilar la evidencia actual en la que la digitalización, a través de la incorporación de la tecnología de video y la inteligencia artificial (IA), se está aplicando a la práctica de la cirugía. Las aplicaciones son vastas, y la literatura que investiga la utilidad del video quirúrgico y su sinergia con la IA ha aumentado constantemente en las últimas 2 décadas. Este tipo de tecnología está muy extendida en otras industrias, como la autonomía en el transporte y la fabricación.
Qué es un quirófano inteligente?
Imagine un quirófano inteligente, también conocido como quirófano digital, como un lugar centralizado que integra todos los datos quirúrgicos. Desde detalles del paciente, fuentes de software, imágenes de CT o ultrasonido, listas de verificación, temporizadores y videos del quirófano, todo se muestra en un único dispositivo diseñado para admitir conexiones digitales dentro y fuera del quirófano.
La diferencia más significativa entre un quirófano digital y un quirófano tradicional es su capacidad de ofrecer conectividad más allá de los límites del quirófano .
Debido a que los quirófanos tradicionales están aislados, quienes están afuera no pueden monitorear ni apoyar a los cirujanos que están adentro. Cada detalle debe registrarse manualmente para su posterior revisión. Debido a que un sistema de integración de quirófano está conectado al exterior, las consultas remotas y el aprendizaje se pueden realizar en tiempo real. Además, el proceso quirúrgico queda registrado y puede usarse como material educativo o para investigación clínica.
Los beneficios del quirófano digital
El uso de quirófanos digitales ha revolucionado los procedimientos quirúrgicos y aumentado las tasas de éxito de las operaciones. Un quirófano inteligente ofrece tres mejoras importantes que han transformado la forma en que se realizan las cirugías.
1.Integración de vídeo de cirugía mayor.
Para empezar, la integración de vídeos de cirugías importantes marca una diferencia significativa. Con la integración de imágenes CT/MR/C-arm, barras de tiempo, notas especiales y funciones grabables o de captura de pantalla en un solo dispositivo, los cirujanos pueden acceder a todos los datos que necesitan en un solo lugar.
Esto agiliza el flujo de trabajo quirúrgico y reduce la posibilidad de cometer errores, ya que los profesionales médicos ahora pueden centrarse en la cirugía en lugar de desperdiciar energía buscando equipos e información.
2. Reforzar la seguridad del paciente
También mejora enormemente la seguridad del paciente. La configuración inteligente proporciona un registro paso a paso de los controles de seguridad durante el procedimiento quirúrgico, garantizando que no se pierda nada. Incluso realiza un seguimiento de la cantidad de suministros estériles utilizados y proporciona recordatorios de antibióticos intraoperatorios.
Esto no sólo mejora la seguridad del paciente sino que también reduce la posibilidad de infecciones en el sitio quirúrgico.
3. Soporte Tele-OR
Los quirófanos digitales también admiten Tele-OR, lo que hace posibles consultas en tiempo real con otros médicos.
El equipo quirúrgico se extiende fuera del quirófano, ya que los cirujanos pueden acceder a asistencia remota sin demora. En cirugías complicadas o emergencias, esta función puede salvar vidas. La educación a distancia también es posible con Tele-OR, lo que abre nuevas vías para que los profesionales médicos aprendan y colaboren de forma remota, ya sea en conferencias o escuelas internacionales.
Estudio de caso en Medio Oriente: Hospital Especialista de Almoosa
El Hospital Especialista Almoosa en Arabia Saudita es un centro de salud líder en el mundo con más de 3000 cuidadores y 380 camas de hospital. Para proporcionar un entorno de quirófano de primer nivel para sus pacientes y su personal, el hospital buscó una solución de vídeo de quirófano 4K que pudiera brindar a los profesionales médicos un fácil acceso a los datos quirúrgicos. El hospital implementó iMOR-SDB de imedtac como su solución ideal.
» iMOR-SDB nos permitirá optimizar nuestra cirugía en el quirófano al proporcionar una interfaz intuitiva para nuestros datos de vídeo quirúrgico «, afirma el director médico de Almoosa, «con las capacidades de transmisión en vivo de la solución, los especialistas remotos participan en las operaciones. Además, el hospital mejora la atención al paciente al capturar datos rápida y fácilmente durante la cirugía, de modo que el equipo de quirófano se concentra en el paciente y brinda la mejor atención posible.
Métodos
Los artículos se identificaron principalmente a través de las bases de datos PubMed y MEDLINE. Los términos MeSH utilizados fueron «educación quirúrgica», «video quirúrgico», «etiquetado de video«, «cirugía», «flujo de trabajo quirúrgico», «telementoring», «telemedicina», «aprendizaje automático», «aprendizaje profundo» y «quirófano». Dada la amplitud del tema y la escasez de datos de alto nivel en ciertas áreas, se seleccionó una síntesis narrativa en lugar de un metaanálisis o una revisión sistemática para permitir una discusión centrada en el tema.
Resultados
A lo largo de esta revisión se identificaron y analizaron tres temas principales: (1) la utilidad multifacética de la grabación de vídeo quirúrgico, (2) la teleconferencia/telemedicina y (3) la inteligencia artificial en el quirófano.
Conclusiones
La evidencia sugiere que la recopilación rutinaria de datos intraoperatorios será beneficiosa para el avance de la cirugía, al impulsar una atención quirúrgica estandarizada y basada en la evidencia y la capacitación personalizada de los futuros cirujanos. Sin embargo, hay muchas barreras que se interponen en el camino de una implementación generalizada, lo que requiere una estrecha colaboración entre cirujanos, científicos de datos, personal médico-legal y responsables políticos hospitalarios.
Los avances tecnológicos y las aplicaciones de la digitalización hasta la fecha revelan oportunidades para la innovación quirúrgica. Lam et al. alcanzaron un consenso sobre la definición de cirugía digital en 2022, definiendo la cirugía digital como «el uso de la tecnología para mejorar la planificación preoperatoria, el rendimiento quirúrgico, el apoyo terapéutico o la formación, para mejorar los resultados y reducir el daño» [1].
Los eventos adversos quirúrgicos siguen siendo una causa importante de mortalidad y morbilidad en pacientes de todo el mundo, y las investigaciones sugieren que más del 50% son prevenibles [2]. Más de la mitad de todos los errores quirúrgicos se deben a un rendimiento subdesarrollado antes, durante y después de la operación. Se identificaron factores como la planificación subóptima, la comunicación y la mala ejecución [3]. La evidencia de la Organización Mundial de la Salud (OMS) indica que los enfoques sólidos y sistemáticos para la seguridad del paciente pueden mitigar los errores médicos entre un 50 % y un 70,2 % [4].
Un desafío importante para la comunidad quirúrgica es la acumulación de pacientes después de los aumentos repentinos de la pandemia de COVID-19. En Inglaterra y Gales, el desvío de recursos resultó en una reducción del 33,6% en la actividad quirúrgica en 2020 [5]. En EE. UU., hubo una mayor reducción con la cancelación masiva de procedimientos quirúrgicos electivos en un 48,0% entre 2019 y 2020 [6]. En el campo de la educación, una revisión de los datos del libro de registro quirúrgico de 2019 a 2020 reveló una reducción del 50% en las operaciones con los aprendices como cirujano principal que opera, lo que llevó a una reducción en la experiencia quirúrgica [7]. Sin embargo, la incorporación de soluciones digitales fue rápida, y muchas instituciones recurrieron a plataformas en línea para el aprendizaje del conocimiento [8].
En los últimos años, la utilidad de la tecnología en el campo quirúrgico se ha hecho cada vez más evidente. La pandemia de COVID-19 puso de manifiesto el valor del aprendizaje en línea en forma de vídeo, teletutoría y teleconferencias, que es probable que se generalicen en los próximos años con el auge del aprendizaje combinado, en el que los recursos en línea complementan los métodos de formación tradicionales [9]. Ha habido un mayor interés en la realidad aumentada/virtual [10], la ciencia de datos quirúrgicos y la IA que analiza las métricas operativas para mejorar el rendimiento quirúrgico, la formación y, en última instancia, los resultados de los pacientes. Detrás de estas aplicaciones se encuentra el prerrequisito para el big data, que en cirugía se logra a través de la recopilación y utilización rutinaria de detalles operatorios [10]. Sin embargo, muchas cuestiones éticas y logísticas siguen siendo obstáculos para la adopción de estas tecnologías por parte de las instituciones sanitarias.
Esta revisión se centrará en cómo la postura de la tecnología de video y la IA puede aumentar la práctica quirúrgica actual y superar estos desafíos contemporáneos; discutimos sistemáticamente el uso del video en su forma básica para su aplicación como fuente de datos en IA (Fig. 1).
Métodos
Los artículos se identificaron principalmente a través de las bases de datos PubMed y MEDLINE. Los términos MeSH utilizados fueron «educación quirúrgica», «video quirúrgico», «etiquetado de video«, «cirugía», «flujo de trabajo quirúrgico», «telementoring», «telemedicina», «aprendizaje automático», «aprendizaje profundo» y «quirófano». También se exploraron listas de referencias para artículos adicionales. Los artículos fueron seleccionados para su inclusión en función de la relevancia y adecuación de su contenido, según lo considerado por la experiencia y el conocimiento de los autores. Dada la amplitud del tema y la escasez de datos de alto nivel en ciertas áreas, se seleccionó una síntesis narrativa en lugar de un metaanálisis o una revisión sistemática para permitir una discusión centrada en el tema.
Utilidad del video quirúrgico
El vídeo quirúrgico ofrece una gran cantidad de datos, capturando fuentes de variabilidad que pueden analizarse para intervenciones de entrenamiento personalizadas y una mejora sistemática de la calidad. Dichas aplicaciones se analizan en esta sección.
El video quirúrgico es un registro objetivo de los eventos intraoperatorios, que permite la revisión e investigación del rendimiento quirúrgico y cómo los eventos intraoperatorios se correlacionan con los resultados del paciente. Birkmeyer et al. demostraron que la habilidad de un cirujano, determinada por la calificación de la revisión por pares de los casos grabados en video, tiene asociaciones significativas con el tiempo operatorio, la duración de la estadía y la mortalidad de la cirugía de bypass gástrico [11]. Un estudio realizado en 2020 con 17 cirujanos en ejercicio confirmó este hallazgo; Más del 25 % de las tasas de complicaciones se debieron a variaciones en las puntuaciones de habilidades técnicas calificadas en el video quirúrgico, que variaron mucho entre los cirujanos en ejercicio (2,8-4,6/5). Las puntuaciones más altas de habilidad técnica para la cirugía en estudio (colectomía) se asociaron con tasas más bajas de complicaciones, reoperación no planificada y, posteriormente, mejores resultados postoperatorios [12]. Por el contrario, en la gastrectomía laparoscópica en manga, la habilidad quirúrgica no tuvo un impacto significativo en las tasas generales de complicaciones, a pesar de una amplia variación en las puntuaciones de habilidad quirúrgica (2,7–4,6/5). Se pensaba que esto se debía a una curva de aprendizaje más corta [13]. A través del análisis de vídeo, se pueden detectar diferencias en la técnica quirúrgica entre los cirujanos con mayor puntuación y los cirujanos con menor puntuación [13].
Esto puede mejorar el entrenamiento quirúrgico a través de una formación personalizada. La identificación de la técnica quirúrgica óptima de los cirujanos con mejor desempeño y los factores técnicos asociados con las complicaciones operatorias presenta una oportunidad para reforzar la capacitación.
Los repositorios de vídeo grabado proporcionan un registro objetivo de los factores relacionados con la evolución postoperatoria del paciente, eliminando los elementos subjetivos de la cirugía. En un estudio de 2011, se examinó si las notas operativas representan con precisión la colecistectomía laparoscópica, en comparación con las grabaciones de vídeo; Los resultados mostraron omisiones significativas de los pasos del procedimiento en numerosos informes operativos [14]. Los nuevos métodos de automatización pueden reducir esta variación en la documentación operativa, utilizando listas de verificación basadas en modelos de la industria empresarial, para evitar la omisión de pasos importantes y mejorar la documentación [15].
El video quirúrgico ofrece detalles finos que se pueden analizar. El microanálisis de un conjunto de datos de video identificó factores humanos que afectaron el desempeño y la conciencia situacional del equipo quirúrgico [16]. Se identificaron factores lingüísticos, como el uso de preguntas abiertas y cerradas y sus efectos en el comportamiento posterior documentado [16]. Más allá de la instrucción oral, los sonidos extrínsecos, como la música y las alarmas de los equipos, también se asocian con errores técnicos. Ayas et al. demostraron en la cirugía de bypass gástrico que las alarmas de las máquinas, que eran una de las distracciones más comunes, se asociaban con errores técnicos clínicamente relevantes [17].
El conocimiento por parte del personal quirúrgico de la grabación de vídeo en el entorno quirúrgico también puede ser inherentemente ventajoso. Un estudio realizado en 2018 mostró que hubo una disminución significativa en el tiempo de conversación irrelevante después de la implementación de la grabación audiovisual en el entorno quirúrgico (4,2 a 1,4% del tiempo quirúrgico), aunque en este estudio no se estableció un vínculo entre los tiempos de conversación irrelevantes y los eventos adversos [18]. A través de un estudio observacional, Tschan et al. encontraron que el aumento del tiempo de conversación irrelevante se correlacionó de forma independiente con una mayor incidencia de infecciones del sitio quirúrgico, por el contrario, la comunicación relevante para el caso asociada con una menor incidencia, lo que destaca el valor clínico de los datos audiovisuales [19].
Auditoría remota por vídeo en cirugía
La auditoría remota por vídeo (RVA) es la crítica posterior de la grabación de los comportamientos para promover la seguridad y la eficacia en diversos entornos. En un entorno de atención médica general, Amerllino et al. evaluaron las tasas de higiene de manos antes y después de la implementación de RVA; Se observó una mejora en las tasas de higiene del 10 al 81,6% entre los trabajadores de la salud. El aumento de las calificaciones de higiene de manos se mantuvo durante el período de retroalimentación de 75 semanas; Los estudios prolongados que investigan el impacto de la RVA en las tasas de infección entre los pacientes pueden justificar la instalación de tales sistemas [20].
En 2016 se llevó a cabo RVA en un entorno quirúrgico para investigar el cumplimiento de la lista de verificación de seguridad quirúrgica, así como los tiempos de rotación de casos, el registro del entorno quirúrgico y la auditoría de las imágenes quirúrgicas con retroalimentación en tiempo real sirvieron para mejorar la eficiencia en la cirugía programada [21]. En este contexto, los comentarios se informaron a los miembros del equipo sobre el estado de finalización de diferentes aspectos de la lista de verificación y el estado del paciente/quirófano (OR) a través de un tablero de visualización y notificaciones de texto [21].
El análisis retrospectivo de RVA incluye la transcripción de eventos y el análisis por parte de un equipo multidisciplinario, para ayudar a identificar desviaciones que pueden abordarse, como una organización deficiente o una dinámica subóptima [22]. Estos hallazgos críticos por institución deben enfocarse positivamente en la práctica quirúrgica.
Educación y formación basadas en vídeo
Las revisiones sistemáticas sobre la efectividad de la educación quirúrgica basada en vídeo en comparación con los métodos convencionales indican que la primera es una herramienta eficaz y equivalente. Esto se basa en medidas de resultados como la satisfacción de los alumnos medida por cuestionarios de los participantes y la mejora del rendimiento operativo [23,24,25]. Estos hallazgos sugieren que una videoteca estandarizada y de alta calidad es valiosa para los aprendices actuales, y las investigaciones muestran que las plataformas públicas para compartir videos, como YouTube, son el recurso más popular para la preparación de casos [26].
En 2018, se desarrollaron las directrices de LAP-VEGaS sobre la presentación de informes de videos laparoscópicos para la educación con el fin de garantizar que los recursos cumplieran con los estándares adecuados debido a las preocupaciones sobre la calidad de los recursos educativos y la falta de revisión por pares. Las guías se desarrollaron sobre la base de un proceso Delphi entre una cohorte internacional de expertos en formación quirúrgica, para facilitar la mejora de la educación basada en video y reducir la variabilidad en el rigor académico, lo que permite la revisión por pares de las pautas establecidas [27, 28]. Esto es particularmente importante con el creciente uso de recursos basados en video en la reciente pandemia de COVID-19, que ha demostrado ser un método de enseñanza eficaz en el aprendizaje de habilidades quirúrgicas básicas [29].
En 2017, Hu et al. compararon la enseñanza en el quirófano con el entrenamiento basado en video, lo que resultó en significativamente más puntos de enseñanza por hora (102,7 frente a 63,0) y una mayor comprensión de las necesidades de aprendizaje de los residentes [30]. La enseñanza en el quirófano no tendrá sustituto, pero los estudiantes de cirugía han descubierto que los atlas de video son un complemento de los pasos anatómicos del procedimiento [31].
Méndez et al. demostraron beneficios significativos del entrenamiento basado en video entre los estudiantes de otorrinolaringología de alto nivel que realizan disecciones complejas del cuello. El uso de un video instructivo narrado el día anterior a la operación condujo a una reducción de los errores quirúrgicos y a los eventos de toma de control del personal [32]. Para los residentes de cirugía general que realizaron una colectomía laparoscópica derecha, la revisión de un video instructivo narrado de 18 minutos en comparación con la preparación estándar fue efectiva para promover la independencia, ya que los cirujanos requirieron menos asistencia verbal y mejoraron el rendimiento quirúrgico en una escala de evaluación validada [33]. Los hallazgos que respaldan el entrenamiento basado en video existen en numerosas especialidades quirúrgicas, con mejoras más significativas observadas entre los residentes de cirugía que entre los estudiantes de medicina [34].
Teleconferencia/telemedicina
Además de grabar videos quirúrgicos, la tecnología de video se utiliza a menudo como una herramienta de colaboración en vivo en la cirugía. Los avances tecnológicos de los últimos años han ampliado las oportunidades de colaboración entre hospitales y han facilitado el intercambio de conocimientos especializados de forma virtual a través de la telemedicina. La literatura reciente ha indicado una rápida adopción de la telemedicina desde el inicio de la pandemia de COVID-19 debido al aumento de las restricciones de viaje y las medidas de control de infecciones [35, 36].
La telemedicina se define en términos generales como un subconjunto de la sanidad electrónica que utiliza redes de comunicación para facilitar la prestación de conocimientos y servicios médicos entre lugares remotos [37]. Es una herramienta en evolución, con numerosas aplicaciones en múltiples especialidades quirúrgicas, con evidencia de utilización en la prestación de atención a lugares rurales y zonas de conflicto, para difundir el conocimiento quirúrgico a regiones de recursos limitados [38].
Entre los cirujanos, la telemedicina se aplica principalmente en forma de teleconferencia y teletutoría. Sin embargo, también se ha aplicado con éxito para las consultas quirúrgicas durante el período de pandemia, siendo favorecido por los pacientes cuando se implementaron restricciones de viaje y control de infecciones [39]. Sin embargo, las limitaciones en las visitas de telemedicina sugieren que no puede reemplazar completamente las consultas perioperatorias, ya que los cirujanos no pueden examinar y evaluar el estado de salud con precisión [40]. A pesar de las limitaciones, la investigación indica una utilización significativamente mayor de la telesalud en todas las especialidades quirúrgicas después de la pandemia en comparación con antes de la pandemia [41].
Demartines et al. evaluaron el valor de la telemedicina como herramienta colaborativa para la educación quirúrgica y la atención al paciente entre seis hospitales universitarios internacionales durante 2 años. Las consultas entre estos sitios aumentaron la tasa de asesoramiento terapéutico del 55 al 95% debido a la interactividad entre los cirujanos participantes después de la presentación de casos. El ochenta y seis por ciento de los cirujanos expresaron su satisfacción con la calidad educativa de las teleconferencias, que guiaron los casos desafiantes de los pacientes y contribuyeron a la resolución de casos [42].
En los estudiantes de medicina, se descubrió que las teleconferencias permiten una comunicación más abierta, ya que los estudiantes hacen cuatro veces más preguntas que cuando están en el entorno operativo; los estudiantes también tenían menos preguntas sin respuesta en comparación con el OR [43]. Los cuestionarios posteriores a la intervención revelaron que más estudiantes encontraron valor educativo en las sesiones de enseñanza por teleconferencia en comparación con la enseñanza presencial [43]. También se observaron resultados favorables en un programa de tele tutoría robótica en 2021 entre estudiantes de secundaria que participaban en tareas de simulación de entrenamiento quirúrgico. Los resultados positivos del cuestionario indicaron viabilidad técnica y una mayor independencia [44].
Una revisión sistemática en 2018 que evaluó el valor de la tele tutoría en cirugía sugirió que los resultados educativos con tele tutoría eran equivalentes/superiores a la enseñanza presencial en el 67% de los estudios incluidos [45]. En medio de la pandemia de COVID-19 o en la migración no planificada debido a conflictos, donde la disminución de los especialistas médicos puede haber llevado a un aumento de las tasas de mortalidad [46], estos hallazgos son aún más fundamentales cuando las soluciones novedosas para brindar atención quirúrgica de manera segura son primordiales [47].
La oportunidad de realizar cursos innovadores de habilidades quirúrgicas prácticas a distancia mediante el uso de la telemedicina cumple con los objetivos educativos. En 2020, se llevó a cabo con éxito un curso práctico de hernia de esta manera: el éxito en la transición de un curso presencial a un curso remoto demuestra la capacidad de la tele tutoría para reforzar la formación quirúrgica [48].
Etiquetado de vídeo
En 2012, se realizaron 312,9 millones de cirugías con tasas de complicaciones esperadas asociadas [49]. La laparoscopia y la robótica facilitan inherentemente la grabación de videos quirúrgicos; sin embargo, el entorno quirúrgico externo al endoscopio no se incluye de forma rutinaria. En Corea del Sur, una respuesta a la negligencia quirúrgica fue exigir el registro de todo el quirófano [50].
Más allá del uso del video quirúrgico para métricas aparentemente extraíbles e intercambios de conocimientos en vivo, está la capacidad de un análisis más profundo a través de aplicaciones de IA y aprendizaje automático. El etiquetado de vídeo asigna información significativa a diferentes aspectos del vídeo sin editar, incluidas las características visuales y temporales. A través de la anotación de conjuntos de datos de video y el entrenamiento de IA, los estudios han demostrado grados de éxito en la segmentación automática del video quirúrgico en pasos constituyentes en la colecistectomía laparoscópica y la sigmoidectomía [51,52,53]. Esto incluye la identificación de instrumentos quirúrgicos y estructuras anatómicas vitales [54].
El trabajo en este campo permite la indexación automatizada de videotecas quirúrgicas, lo que requiere una mínima intervención humana. El procesamiento también puede incluir la eliminación de segmentos irrelevantes o identificables con el paciente del video quirúrgico para optimizar el almacenamiento y mantener la confidencialidad del paciente [55]. La aplicación de algoritmos de videoetiquetado quirúrgico está dirigida hacia funciones de razonamiento superiores, como el cálculo automatizado de métricas de habilidades operativas y el apoyo a la decisión clínica intraoperatoria, proporcionando orientación basada en IA [56].
El marco legal de la grabación y el almacenamiento son consideraciones importantes para el etiquetado de vídeos. La utilidad potencial del etiquetado y la grabación de vídeo en el contexto sanitario es prometedora, aunque la falta de claridad y de directrices claras en torno al uso de los datos de vídeo en el contexto sanitario son factores limitantes [57].
Análisis automático de vídeo
El uso de vídeo etiquetado e IA permite aplicaciones prácticas en la práctica diaria, lo que puede estandarizar aspectos de la evaluación quirúrgica. La investigación realizada por Khalid et al. planteó la cuestión de la impracticabilidad de la revisión de todos los videos quirúrgicos debido a la gran cantidad de casos que se realizan a diario, lo que también destaca la subjetividad de la revisión individual del cirujano. El estudio evaluó la viabilidad de los modelos de aprendizaje profundo para clasificar las acciones quirúrgicas (por ejemplo, atar nudos, pasar agujas y suturar) y estimar las puntuaciones de habilidades técnicas a partir de videos quirúrgicos. Sus resultados revelaron una precisión media del 91% en la detección de acciones quirúrgicas y una precisión media del 77% en la predicción del nivel de habilidad quirúrgica de los operadores, proporcionando datos de rendimiento que pueden mejorar la seguridad del paciente [58].
Un estudio de 2021 que evaluó la viabilidad de entrenar un algoritmo para automatizar la evaluación de la habilidad quirúrgica en la colecistectomía laparoscópica demostró una precisión del 87 ± del 0,2% para distinguir la buena y la mala habilidad quirúrgica [59]. Numerosos estudios han evaluado métodos automatizados para evaluar la habilidad quirúrgica basados en la IA a través de la cinética, como el seguimiento del movimiento de la herramienta, la mano, los ojos, el análisis de las contracciones musculares y la visión por computadora [60]. Las aplicaciones de estas evaluaciones quirúrgicas automatizadas van desde la educación quirúrgica básica hasta la avanzada, junto con la evaluación de la progresión para los exámenes de licencia quirúrgica. Esto puede permitir métodos más objetivos de evaluación quirúrgica superiores a la premisa actual de que un mayor número de casos equivale a una mayor competencia [60, 61].
Como se mencionó, la correlación entre la habilidad técnica quirúrgica y los resultados de los pacientes está bien establecida en la literatura [62]. La investigación realizada por Hung et al. investigó el uso de la IA en la evaluación quirúrgica automatizada, recopilando métricas de rendimiento (APM) a través de un novedoso dispositivo de grabación del sistema Da Vinci (dVLogger). Este grupo entrenó con éxito un algoritmo de aprendizaje automático para correlacionar las APM con los resultados de los pacientes y predecir métricas impactantes como la duración de la estancia postoperatoria con una precisión del 88,5% y la continencia urinaria después de la cirugía de próstata [63, 64]. Los parámetros quirúrgicos extraídos digitalmente muestran aplicabilidad para organizaciones que ofrecen acceso abierto a los datos de resultados de los pacientes, como el Royal College of Surgeons of England [65].
Quirófano sensible al contexto
La unificación de varias fuentes de datos en el quirófano con las tecnologías descritas anteriormente puede servir para desarrollar algoritmos con conciencia del contexto del entorno quirúrgico.
Los algoritmos han demostrado un reconocimiento preciso de la etapa de un procedimiento a partir de imágenes externas a través de cámaras sincronizadas en el quirófano, con una precisión del 84,4% en la colecistectomía laparoscópica [56]. En 2019, Bodenstedt et al. combinaron datos visuales de video endoscópico y datos de dispositivos quirúrgicos y pudieron entrenar un algoritmo para predecir el tiempo quirúrgico restante en una variedad de procedimientos quirúrgicos laparoscópicos [66]. Se están investigando otros aspectos del quirófano sensible al contexto, como el reconocimiento de herramientas que se aplicó con éxito a los videos del procedimiento de colecistectomía laparoscópica. A través del aprendizaje profundo, las herramientas quirúrgicas se clasificaron con una precisión promedio del 93,75% [67]. A través de la visión artificial, las acciones humanas también se reconocen a través de la localización de partes del cuerpo en tiempo real, lo que permite la interpretación de las interacciones del equipo. Por último, está el monitoreo de la exposición a la radiación durante los procedimientos guiados por radiografía utilizando datos del dispositivo de rayos X y el sistema de cámaras [68].
Dicho trabajo se realizó con la intención de mejorar el conocimiento de las actividades que ocurren en el entorno quirúrgico y servir para mejorar los flujos de trabajo quirúrgicos para todos los miembros del equipo. Es probable que las aplicaciones que incluyen la predicción del tiempo restante en cualquier procedimiento dado, la automatización de los informes quirúrgicos y la mitigación del riesgo de errores quirúrgicos con el apoyo a la toma de decisiones intraoperatorias se desarrollen significativamente durante la próxima década [56, 69, 70].
Ciencia de datos quirúrgicos e IA
La ciencia de datos quirúrgicos se refiere a la utilización de datos para extraer métricas valiosas y procesarlas para mejorar un aspecto de la práctica quirúrgica. Maier-Hein et al. definieron la ciencia de datos quirúrgicos, en parte, como «un campo científico emergente con el objetivo de mejorar la calidad de la atención médica intervencionista y su valor a través de la captura, organización, análisis y modelado de datos» [71].
En otros dominios de la atención médica, la ciencia de datos ha llevado a la aplicación con éxito de beneficios significativos en los campos de la imagen médica y la salud mental [72, 73]. En el campo quirúrgico, la naturaleza de alto riesgo del entorno quirúrgico y la naturaleza invasiva de la cirugía significan que la adopción de tales tecnologías es inherentemente más desafiante.
En las secciones anteriores de esta revisión se analizaron las numerosas aplicaciones de la tecnología de vídeo en cirugía hasta la fecha y la gran cantidad de datos contenidos en una grabación de vídeo quirúrgico. Los datos de vídeo suelen procesarse mediante redes neuronales convolucionales (CNN), una forma de IA utilizada principalmente en el análisis de datos visuales [74]. La práctica de la cirugía, en la actualidad e históricamente, se ha basado en el juicio y la habilidad quirúrgica del cirujano individual que realiza el procedimiento, aunque, con las tecnologías emergentes hasta la fecha, esto puede cambiar drásticamente.
Si los datos quirúrgicos se pueden extraer no solo de un solo quirófano, sino de numerosos quirófanos en todo el mundo, se pueden observar mejoras multifacéticas en el flujo de trabajo quirúrgico, el rendimiento, la educación e, inevitablemente, los resultados de los pacientes y la rentabilidad del hospital [75, 76]. Las direcciones futuras abarcarían la creación de sistemas que han recopilado y «aprendido» de miles de pacientes y quirófanos en todo el mundo para proporcionar a cada cirujano un apoyo intraoperatorio equivalente y teóricamente superior al de los cirujanos más experimentados y técnicamente talentosos [77].
El registro del campo quirúrgico y del entorno quirúrgico es cada vez más común, con el aumento de la cirugía mínimamente invasiva y robótica que requiere un endoscopio. La IA a través de la ciencia de datos ha demostrado ser capaz de desarrollar la capacidad de distinguir y diagnosticar patologías a partir de imágenes médicas [78], reconocer estructuras anatómicas a partir de imágenes operatorias [79] y replicar y automatizar la realización de tareas quirúrgicas [80]. En cuanto al flujo de trabajo quirúrgico, los beneficios se verían con los horarios hospitalarios con la capacidad de predecir las fases quirúrgicas en tiempo real, lo que daría al personal quirúrgico una mayor conciencia del tiempo restante del procedimiento [81]. La ciencia de datos quirúrgicos permitirá extraer toda la información relacionada con el proceso quirúrgico y vincularla con los resultados de los pacientes, lo que conducirá a prácticas óptimas más consistentes por parte de los cirujanos.
Discusión y conclusión
La innovación en las prácticas quirúrgicas ha propiciado el avance de la especialidad y la optimización de la atención al paciente. La innovación tecnológica reciente ofrece el potencial de identificar factores que conducen a una práctica quirúrgica óptima, evolucionando la educación quirúrgica e identificando la postura de la ciencia de datos en el campo. La investigación clínica preliminar y temprana destaca la utilidad potencial de la tecnología quirúrgica, la inteligencia artificial y las aplicaciones de investigación que existen cuando se recopilan datos del quirófano, en particular el video operatorio.
Sin embargo, la progresión de este campo está estrechamente relacionada con la disponibilidad de bibliotecas de datos de alta calidad, en este caso, el vídeo quirúrgico. Existen conjuntos de datos disponibles públicamente para su uso por parte de las sociedades de investigación, como el conjunto de datos Cholec80 [52], aunque estos son limitados. Una revisión sistemática de los modelos de aprendizaje automático pone de manifiesto que para seleccionar algoritmos para etiquetar y procesar procedimientos más complejos, se requieren conjuntos de datos más extensos; Sin embargo, la mejora de la potencia de cálculo y los algoritmos puede facilitar esto [82]. No obstante, el requisito de anotación y procesamiento manual sigue siendo un obstáculo para el desarrollo de la visión artificial. Una solución escalable a esto sería el crowdsourcing a personal no especializado, aunque esto no se puede hacer para pasos más técnicos en los que sería necesario reclutar personal quirúrgico [83].
La recopilación de volúmenes suficientes de datos quirúrgicos puede ser problemática en el quirófano estándar, por lo que aún es necesario implementar una infraestructura para recopilar y compartir datos. Sin embargo, Maier-Hein et al. han detallado una extensa hoja de ruta identificando muchas barreras y sus soluciones para traducir los conceptos clínicos probados a la práctica quirúrgica, lo que hace evidente que la evolución de la práctica quirúrgica requerirá cambios culturales significativos entre las sociedades quirúrgicas y las poblaciones de pacientes para aumentar el conocimiento y la aceptabilidad de las soluciones digitales [83]. Además, las consideraciones legales y éticas también siguen siendo un obstáculo con respecto a la recopilación y el uso de los datos de los pacientes.
Trasladar soluciones novedosas a la práctica clínica requerirá una colaboración interdisciplinaria masiva, estableciendo una hoja de ruta acordada para integrar la recopilación y el procesamiento de datos y la integración cuidadosa y el ensayo de soluciones digitales. Deben hacerse esfuerzos para aumentar la aceptabilidad de la grabación de vídeo en el quirófano, educando a las partes pertinentes sobre los beneficios futuros y facilitando las asociaciones entre los centros quirúrgicos y los proveedores de infraestructuras comerciales. Además, es pertinente continuar estableciendo y haciendo crecer las redes de colaboración de científicos de datos e investigadores quirúrgicos para aumentar la conciencia de los beneficios de compartir datos con el desarrollo de protocolos estandarizados y medidas de confidencialidad. Los cirujanos deben tener en cuenta los procedimientos éticos y legales que rodean la utilización de los datos de los pacientes y deben establecerse directrices exhaustivas para garantizar la protección de la confidencialidad de los pacientes.
El quirófano ha evolucionado a lo largo de las décadas. Con el advenimiento de la tecnología inteligente, el almacenamiento masivo de datos y la conectividad deben instalarse y capitalizarse a nivel mundial para beneficiar a los proveedores de salud y a los pacientes.
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