SurgBox: Agent-Driven Operating Room Sandbox with Surgery Copilot

要約

外科的介入、特に神経内科における外科的介入は、外科チームに多大な認知的負担を課す複雑で一か八かのシナリオを表します。
意図的な教育と実践は認知能力を高めることができますが、患者の安全上の懸念により、外科訓練の機会は依然として限られています。
外科訓練および手術におけるこれらの認知的課題に対処するために、没入型外科シミュレーションにおける外科医の認知能力を体系的に強化するエージェント駆動のサンドボックス フレームワークである SurgBox を提案します。
具体的には、当社の SurgBox は、カスタマイズされた検索拡張生成 (RAG) を備えた大規模言語モデル (LLM) を活用して、さまざまな外科的役割を忠実に再現し、意図的な練習のための現実的なトレーニング環境を可能にします。
特に、手術情報ストリームを積極的に調整し、臨床上の意思決定をサポートする AI 駆動のアシスタントである Surgery Copilot を考案し、それによって手術中の手術チームの認知作業負荷を軽減します。
新しいロングショートメモリメカニズムを組み込むことにより、当社の手術副操縦士は、包括的な手術知識と即時処置の支援を効果的にバランスさせることができます。
実際の神経外科手術記録を使用した広範な実験により、外科的認知能力の強化と臨床意思決定のサポートの両方において当社の SurgBox フレームワークが検証されました。
当社の SurgBox フレームワークは、認知的課題に対処するためのトレーニングと手術サポートのための統合ソリューションを提供することで、外科教育と実践を前進させ、外科結果と医療の質を変える可能性があります。
コードは https://github.com/franciszchen/SurgBox で入手できます。

要約(オリジナル)

Surgical interventions, particularly in neurology, represent complex and high-stakes scenarios that impose substantial cognitive burdens on surgical teams. Although deliberate education and practice can enhance cognitive capabilities, surgical training opportunities remain limited due to patient safety concerns. To address these cognitive challenges in surgical training and operation, we propose SurgBox, an agent-driven sandbox framework to systematically enhance the cognitive capabilities of surgeons in immersive surgical simulations. Specifically, our SurgBox leverages large language models (LLMs) with tailored Retrieval-Augmented Generation (RAG) to authentically replicate various surgical roles, enabling realistic training environments for deliberate practice. In particular, we devise Surgery Copilot, an AI-driven assistant to actively coordinate the surgical information stream and support clinical decision-making, thereby diminishing the cognitive workload of surgical teams during surgery. By incorporating a novel Long-Short Memory mechanism, our Surgery Copilot can effectively balance immediate procedural assistance with comprehensive surgical knowledge. Extensive experiments using real neurosurgical procedure records validate our SurgBox framework in both enhancing surgical cognitive capabilities and supporting clinical decision-making. By providing an integrated solution for training and operational support to address cognitive challenges, our SurgBox framework advances surgical education and practice, potentially transforming surgical outcomes and healthcare quality. The code is available at https://github.com/franciszchen/SurgBox.

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