Modèle de processus chirurgical générique pour les méthodes de traitement du foie peu invasives - Visionnaire de ShenyangPeak Ventures Co., Ltd

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 16684 (2022) Citer cet article

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La modélisation des processus chirurgicaux est une approche innovante qui vise à simplifier les défis liés à l'amélioration des chirurgies grâce à l'analyse quantitative d'un modèle bien établi des activités chirurgicales. Dans cet article, des stratégies de modèles de processus chirurgicaux sont appliquées pour l'analyse de différents traitements hépatiques mini-invasifs (MILT), y compris l'ablation et la résection chirurgicale des lésions hépatiques. De plus, un modèle de processus chirurgical générique pour ces différences dans les MILT est introduit. Le modèle générique de processus chirurgical a été établi à trois niveaux de granularité différents. Le modèle de processus générique, englobant treize phases, a été vérifié par rapport à des vidéos de procédures MILT et à des entretiens avec des chirurgiens. Le modèle établi couvre toutes les activités chirurgicales et interventionnelles et les liens entre elles et fournit une base pour une analyse quantitative approfondie et des simulations de procédures MILT pour améliorer les systèmes de chirurgie assistée par ordinateur, la formation et l'évaluation des chirurgiens, les systèmes de guidage et de planification des chirurgiens et l'évaluation de nouveaux les technologies.

Pendant de nombreuses années, la chirurgie a été considérée comme un art, traitant la chirurgie comme un processus dirigé par l'artiste. Cela concorde avec le fait que de nombreux processus au cours de la chirurgie sont traités mentalement à l'intérieur du cerveau de l'artiste/chirurgien. Pour mieux exposer ce processus, des réunions de consensus d'experts, des recommandations nationales et internationales fournissent des recommandations généralisées à haut niveau d'abstraction basées sur les piliers de la médecine factuelle. Au cours des dernières années, avec l'introduction de nouvelles technologies, d'outils et de blocs opératoires hybrides, les chirurgies sont devenues de plus en plus alambiquées1. L'amélioration de ces gestes chirurgicaux très complexes est une préoccupation partagée par des experts d'horizons différents. Cependant, sans une solide connaissance de ces procédés de traitement, ils peuvent difficilement être améliorés2.

Dans la modélisation des processus chirurgicaux, les interventions chirurgicales ne sont pas traitées comme un processus piloté par l'artiste, mais comme une séquence de tâches et d'étapes suivies par l'équipe clinique3, qui peut soutenir l'analyse et la prédiction des actions chirurgicales. L'analyse des modèles de processus chirurgicaux peut révéler les goulots d'étranglement et les améliorations potentielles des chirurgies, contribuant ainsi à de nouvelles avancées4,5,6,7,8,9. De tels modèles de processus sont un excellent moyen de trouver la cohérence structurelle d'interventions chirurgicales complexes et d'obtenir une compréhension qualitative et quantitative approfondie des relations au sein de l'intervention chirurgicale, de ses paramètres de variation et de ses paramètres de sortie10,11,12,13. Ce sont donc de formidables outils pour former les équipes chirurgicales et former les jeunes chirurgiens.

Le traitement mini-invasif du foie (MILT) est un exemple de procédure où différents cliniciens utilisent différentes méthodes et techniques pour traiter les lésions hépatiques par des manipulations chirurgicales/interventionnelles du foie lorsque les méthodes non chirurgicales (traitements non invasifs et chimiothérapie) ne sont pas adéquates. Après l'introduction au siècle précédent, l'approche mini-invasive pour la chirurgie du foie n'a changé que ces dernières années la façon dont les lésions bénignes et malignes sont traitées14,15. Bien que la nature moins invasive de la MILT par rapport aux chirurgies ouvertes profite au patient16,17, divers défis pouvant augmenter le risque d'erreurs chirurgicales subsistent, notamment une visualisation inadéquate de la structure interne du patient, un manque de rétroaction tactile et une navigation complexe vers les lésions de traitement cibles18, 19. De plus, le changement continu de la forme et de l'emplacement du foie dû, par exemple, au pneumopéritoine, à la respiration du patient et à la manipulation du foie au cours d'une intervention, s'ajoute à ces défis1. Au cours des trois dernières décennies, une large gamme de techniques MILT a été introduite. Ces techniques peuvent être classées en trois méthodes : résection hépatique laparoscopique (LLR)20,21,22,23,24, ablation hépatique laparoscopique (LLA)25,26,27,28,29 et ablation percutanée (PA)30,31, 32,33,34 et résection assistée par robot35. Cet article se concentre sur les trois premières catégories. En conséquence, différents chirurgiens et interventionnistes utilisent différentes méthodes et techniques, qui peuvent toutes être exécutées avec de grandes variations de processus. En outre, les procédures dépendent en outre de facteurs tels que :

compétences, expérience et préférences de l'équipe médicale

propriétés spécifiques au patient, telles que la topographie du corps du patient, son état de santé et ses antécédents cliniques

le type, la taille et l'emplacement des zones de traitement.

Tout cela ajoute à la complexité inhérente des procédures MILT. Un modèle de processus générique détaillé de MILT est crucial pour évaluer ces complexités, former de nouveaux chirurgiens et améliorer les procédures MILT. Pourtant, à notre connaissance, un tel modèle n'a pas encore été établi. La seule étude disponible sur la modélisation du processus MILT est une étude qualitative décrivant l'ablation percutanée par radiofréquence36. Par conséquent, le but de cette étude est d'établir un modèle de processus chirurgical générique (ou flux de travail chirurgical) de MILT qui couvre l'ensemble de la procédure pour une variété de méthodes MILT et leurs techniques correspondantes. Le modèle de processus générique proposé fournit la relation entre les entités et permet des études quantitatives et qualitatives de la procédure chirurgicale. Le modèle de processus a été développé de manière modulaire pour augmenter sa convivialité et son efficacité et pour faciliter les aspects d'acquisition de données, d'analyse et d'amélioration des procédures10,37,38,39.

Cette étude se concentre sur trois méthodes MILT communément distinguées. Au sein de chaque méthode, plusieurs variantes, appelées types, peuvent être distinguées :

Résection hépatique laparoscopique (LLR) : résection de la région nécessaire du parenchyme hépatique en utilisant l'approche mini-invasive. En fonction de la taille et de la localisation de la région de résection, trois types d'opérations peuvent être appliquées : la résection formelle40,41, la résection anatomique42,43,44 et la résection atypique, également appelée parenchyme épargnant45,46,47.

Ablation laparoscopique du foie (LLA) : ablation laparoscopique de la tumeur en plaçant une ou plusieurs aiguilles à l'intérieur ou autour de la lésion cible, visant à détruire les cellules cibles au moyen de brûlures, d'électrisation, de congélation ou de produits chimiques. Le clinicien manipule les structures internes par de petites incisions pour rendre la région de traitement accessible et s'assurer que le traitement est effectué au bon endroit. LLA a quatre types différents : ablation par radiofréquence (RFA)32,33,34,48, ablation par micro-ondes (MWA)48,49,50,51, électroporation irréversible (IRE)52, cryoablation (CA)53,54,55 et éthanol Injection (AE)56,57,58.

Ablation percutanée (AP) : Semblable à LLA, mais sans manipulations laparoscopiques et les aiguilles d'ablation sont insérées directement à travers la peau dans la zone de traitement. PA a les mêmes types de traitement que LLA.

Pour établir un modèle de processus générique de MILT, les stratégies de modélisation proposées dans nos travaux précédents10 ont été appliquées comme décrit ci-dessous.

Le modèle de processus générique de MILT a été établi à trois niveaux d'abstraction et de granularité, voir Fig. 1 :

Procédure Considérant l'ensemble de la procédure comme un processus unique, depuis l'accueil du patient jusqu'à la fin de l'intervention. Niveau d'abstraction le plus élevé, granularité la plus faible.

Phase (P) Contient des groupes de modules et de décisions qui partagent tous un objectif ou un but. Niveau d'abstraction intermédiaire, granularité intermédiaire.

Module (M) Une chaîne d'actions et de décisions visant à atteindre un objectif spécifique dans une phase. Faible niveau d'abstraction, haute granularité.

Différents niveaux de granularité incorporés dans le modèle de processus chirurgical développé.

Les données des procédures MILT ont été recueillies par le biais d'observations en direct et d'observations vidéo hors ligne, d'une étude de la littérature et d'entretiens.

Les données ont été acquises auprès de :

Seize observations en direct à l'hôpital universitaire d'Oslo (OUH), Oslo, Norvège et Erasmus Medical Center, Rotterdam, Pays-Bas (Erasmus MC), réalisées par des équipes expérimentées. Les observations en direct étaient composées de douze traitements laparoscopiques et de quatre traitements d'ablation.

Huit entretiens avec des experts cliniques à Erasmus MC et OUH.

Neuf observations hors ligne à l'aide d'enregistrements vidéo endoscopiques de chirurgies hépatiques laparoscopiques et d'enregistrements en salle d'opération de procédures d'ablation.

Le modèle de processus a été principalement conçu sur la base des observations en direct dans la salle d'opération. Des entretiens avec les membres de l'équipe chirurgicale ont été menés pour vérifier que les procédures observées étaient représentatives des méthodes MILT en général. Afin d'obtenir une compréhension approfondie des méthodes chirurgicales et de permettre aux équipes de s'habituer à l'observateur, l'observateur a également assisté à plusieurs procédures de résection laparoscopique d'autres organes dans les hôpitaux susmentionnés. En outre, la description de procédure des procédures MILT dans les références 19, 24, 34, 40, 56, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65 a été étudiée.

Après avoir établi le modèle de processus MILT, des enregistrements vidéo endoscopiques de chirurgies laparoscopiques du foie de quinze procédures supplémentaires ont été utilisés pour la vérification. En outre, l'auteur (MG) a participé à six séances d'intervention à Erasmus MC et à l'Hôpital universitaire de Berne (BUH).

Pour la vérification finale, le modèle de processus proposé, le modèle de processus a été présenté aux cliniciens et la validité et l'exactitude du modèle de processus générique pour différentes techniques d'exécution de MILT ont été discutées avec les cliniciens participants à OUH et Erasmus MC. Des exemples de vidéos chirurgicales ont été utilisés pour discuter de la façon dont le modèle de processus imite toutes les activités dans l'exécution de différentes techniques de MILT dans la pratique clinique. Le logiciel Video Marker a été utilisé pour discuter des données chirurgicales enregistrées pendant toute la durée des exemples de chirurgies sur les vidéos endoscopiques.

L'approbation éthique a été obtenue de chacun des centres cliniques dans lesquels les données ont été collectées et des observations ont été faites pour la conception et la vérification du modèle de processus (OUH : Comité d'éthique régional du sud-est de la Norvège - REK Sør-Øst B 2011/1285 et le Data Protection Officer of OUH) et Erasmus MC et BUH en respectant les règles déontologiques des hôpitaux). Sur la base de ces règles hospitalières, des consentements éclairés ont été obtenus des patients pour une enquête plus approfondie sur leur intervention chirurgicale. Toutes les méthodes d'acquisition et de vérification des données ont été réalisées conformément aux directives et réglementations pertinentes des hôpitaux.

Une combinaison d'approches descendantes et ascendantes a été utilisée pour bénéficier des avantages des deux approches (voir 10). Sur la base des données d'observations au bloc opératoire, d'entretiens et d'études de la littérature, une approche descendante a d'abord été utilisée pour établir une vue d'ensemble globale du flux de travail chirurgical. Ensuite, les vidéos endoscopiques ont été utilisées comme données de bas niveau pour modéliser les détails du modèle de processus et pour améliorer l'aperçu général initialement établi de bas en haut. Ce processus de modélisation a été itéré jusqu'à ce qu'aucune modification du modèle de processus ne résulte de nouvelles itérations.

La généralisation du modèle de processus MILT à LLR, LLA, PA et leurs différents types et techniques devrait garantir un accord avec les divergences et les différences des procédures MILT dans la pratique clinique. Par conséquent, les données d'analyse et de modélisation ont été acquises dans des procédures utilisant divers types et techniques MILT, avec une variété de conditions de patients (âge, sexe, corpulence, antécédents cliniques, spécification et nombre de tumeurs, etc.). Les procédures individuelles ont été fusionnées dans le processus de généralisation, couvrant tous les événements des traitements et pas seulement les événements les plus probables.

Le modèle de processus générique MILT a été concrétisé en utilisant des diagrammes de workflow et de modèle de processus. Le modèle de processus a été conçu pour avoir une structure modulaire afin d'augmenter la convivialité et l'efficacité du modèle10.

Des vérifications qualitatives et quantitatives ont été effectuées pour confirmer que le modèle de processus générique proposé de MILT reflète la procédure dans la pratique clinique :

Une vérification qualitative a été effectuée pour confirmer que les options de cheminement dans le modèle de processus établi correspondent à tout ordre observé d'actions et de décisions possibles survenant au cours de la MILT dans la pratique clinique. Cela a été fait en enregistrant la séquence des éléments du modèle de processus rencontrés (phases et modules) tout au long de la procédure de traitement complète de quinze observations hors ligne des procédures MILT de OUH. De plus, l'auteur (MG) a participé à quatre séances d'intervention à l'hôpital universitaire de Berne et à deux à Erasmus MC. De plus, des entretiens avec des équipes cliniques ont été réalisés et le modèle de processus a été discuté avec des chirurgiens très expérimentés ayant au moins 10 ans d'expérience chirurgicale en OUH et Erasmus MC.

Une vérification quantitative a été effectuée pour confirmer que la somme de la durée des éléments de flux de travail rencontrés (phases, modules) était équivalente aux temps de procédure totaux de quinze procédures MILT hors ligne de OUH.

Comme chaque procédure de traitement peut être composée de milliers d'étapes, un logiciel interne d'enregistrement des données du modèle de processus a été développé pour faciliter l'enregistrement des données sur les vidéos de la caméra endoscopique (Fig. 2).

Un aperçu du logiciel d'enregistrement des données du modèle de processus développé (DOI : https://doi.org/10.4121/20163926). Le logiciel comprend trois sections principales : (a) lecteur vidéo endoscopique, (b) panneau d'enregistrement des données pour enregistrer les données au niveau de granularité souhaité, localement ou dans la base de données et (c) gestion des données enregistrées.

Au sein de la procédure de traitement MILT, y compris ses préparations, trois sous-phases hiérarchiques se distinguent cliniquement :

Opération : l'ensemble du processus dans la salle d'opération, depuis la préparation de la salle d'opération et du patient jusqu'au moment où le patient est transféré hors de la salle d'opération vers la salle de réveil.

Intervention : commence par la première manipulation de l'aiguille d'ablation ou la première incision dans l'abdomen par l'interventionniste/chirurgien et se termine lorsque la dernière incision est fermée.

Chirurgie : commence par la première incision dans l'abdomen par le chirurgien et se termine lorsque la dernière incision a été refermée.

Traitement : le traitement physique proprement dit (résection ou ablation) de la région cible.

Le modèle de processus générique des procédures MILT au niveau de granularité le plus bas (abstraction la plus élevée) est présenté à la Fig. 3, montrant toutes les phases. Les phases individuelles sont expliquées ci-dessous :

Modèle de processus générique de MILT au niveau de la phase. La plupart des phases sont colorées en bleu avec des rectangles en trait plein ; ces phases sont communes entre les procédures d'ablation et de résection. La phase grise, "manipulation de l'aiguille", est désignée uniquement pour les procédures d'ablation. Les phases bleues et grises sont reliées par des flèches noires pleines et rouges pointillées indiquant le flux des activités. Les flèches pleines noires sont communes entre les procédures d'ablation et de résection, tandis que les flèches rouges en pointillés ne sont utilisées que pour les procédures d'ablation. Les rectangles verts en pointillés montrent les phases qui peuvent se produire à tout moment pendant l'opération. Ces phases sont reliées à toutes les autres phases, mais pour des raisons de lisibilité, ces flèches ont été omises de la figure. Les flèches noires en pointillés pointillés montrent le transfert de données telles que les images médicales et les antécédents médicaux du patient.

Phase 01 : Admission—Le patient est admis à l'hôpital et une anamnèse complète est recueillie.

Phase 02 : Imagerie réopératoire - Des images médicales de la région abdominale sont réalisées pour planifier la procédure MILT avant une éventuelle opération. La phase 02 peut avoir lieu juste avant l'opération jusqu'à quelques mois avant.

Phase 03 : Planification préopératoire - La planification comprend toutes les décisions concernant l'approche du traitement, les emplacements des incisions et les voies de résection ou les emplacements possibles de l'aiguille, la taille de la région cible, etc. avant l'éventuelle opération. La planification est basée sur l'anamnèse du patient (à partir de la phase 01), les images médicales (à partir de la phase 02), le matériel disponible et les ressources techniques et les expériences.

Phase 04 : Préparation peropératoire—Le jour de l'opération, avant l'intervention, le patient, l'équipement du bloc opératoire et les instruments chirurgicaux sont préparés pour l'opération.

Phase 05 : Imagerie peropératoire — Les images médicales peuvent être acquises au bloc opératoire, avant et pendant l'intervention.

Phase 06 : Planification peropératoire—Le plan de traitement peut être généré ou mis à jour dans la salle d'opération juste avant et pendant l'intervention. Toutes les données préopératoires et les nouvelles images ont été prises en salle d'opération (à partir de la phase 05) pour aider à prendre des décisions dans cette phase. La méthode et le type MILT peuvent également être modifiés pendant l'opération. La procédure MILT est considérée comme abandonnée si elle est convertie en une procédure non-MILT, telle qu'une chirurgie ouverte.

Phase 07 : Accès au champ opératoire—Si LLR ou LLA est la méthode préférée, le chirurgien rend d'abord le champ opératoire accessible.

Phase 08a/b : L'isolement de la zone de traitement consiste en des activités pour séparer la région cible des structures environnantes et prépare la région cible pour le traitement. En fonction de la nature de ces activités et de la manière dont elles affectent l'anatomie du patient, l'isolement peut être réalisé de deux manières :

Phase 08a : Isolement de la zone de traitement : Destructif - Isolement par dissection destructive (permanente) ou fermeture des structures environnantes. S'applique uniquement à LLR et LLA.

Phase 08b : Isolement de la zone de traitement : Non destructif — Isolement avec des effets temporaires, utilisant des actions telles que la fermeture temporaire des vaisseaux ou l'hydrodissection.

Phase 09 : Manipulation de l'aiguille—Manœuvrer l'aiguille ou les aiguilles d'ablation dans la position souhaitée.

Phase 10 : Traitement—Le traitement réel de la région cible par résection ou ablation.

Phase 11 : Complications peropératoires—Traitement des complications qui pourraient survenir pendant l'opération. De telles actions peuvent comprendre, par exemple, une transfusion sanguine et une hémostase (par exemple, ligature d'un vaisseau saignant) ou un drainage chirurgical.

Phase 12 : Divers—D'autres activités cliniques qui ne servent pas directement la procédure MILT peuvent avoir lieu, telles que la biopsie et le placement du cathéter.

Phase 13 : Récapitulatif peropératoire—Toutes les activités visant à récapituler, telles que le retrait des matériaux non résorbables, la fermeture des incisions, etc.

Le modèle de processus générique des procédures MILT au niveau du module, y compris les phases, les modules et les décisions reliant les modules, est fourni à la Fig. 4 (DOI:https://doi.org/10.4121/20163968). Une légende expliquant les différents symboles utilisés dans les Fig. 3 et 4 est fourni à la Fig. 5. Toutes les activités de l'ensemble de la procédure de MILT, y compris les activités séquentielles et parallèles, sont couvertes dans le modèle de processus générique présenté. Les activités parallèles sont représentées à l'aide de symboles. Outre le soutien continu des infirmières et de l'anesthésiste dans toutes les phases peropératoires et l'acte d'aspiration du sang en parallèle avec d'autres activités de traitement pendant la chirurgie, sur la base des données actuelles, les activités parallèles sont associées à deux phases : préparation peropératoire activités de phase (Phase 4) et d'imagerie peropératoire (Phase 2). Dans les phases peropératoires, nous avons tracé les connexions associées à la phase d'imagerie, où il y avait une forte probabilité d'effectuer des routines d'imagerie. Dans d'autres endroits où cela est moins susceptible de se produire, nous avons utilisé un symbole pour montrer la possibilité d'imagerie. Une brève présentation du modèle de processus MILT au niveau du module, y compris le contenu des modules du modèle de processus, est fournie dans la partie matériel supplémentaire S1. Une brève description des modules est fournie dans le tableau 1.

Modèle de processus générique pour les procédures MILT au niveau de la granularité du module. Voir la Fig. 5 pour une explication des symboles et des styles de ligne utilisés. DOI : https://doi.org/10.4121/20163968.

Explication des symboles et des styles de flèche utilisés dans les Fig. 3 et 4.

Le résultat des vérifications quantitatives et qualitatives du modèle de processus a confirmé que le modèle de processus fournit une voie pour toutes les séquences d'actions et de décisions rencontrées qui ont été observées pendant les procédures MILT dans la pratique clinique. La partie matériel supplémentaire S2 répertorie toutes les séquences enregistrées d'actions et de décisions sur toute la durée des vidéos endoscopiques de différentes procédures chirurgicales pour la préservation du parenchyme d'une tumeur située dans les segments 5&6, 7&8 et 5, réalisées en OUH. Les durées de toutes les entités de la procédure sont présentées dans la partie matérielle supplémentaire S2. Le tableau 2 montre la durée et les fréquences d'occurrence de chaque action extraite de la vidéo endoscopique sur laquelle les données S2 de la partie matérielle supplémentaire sont basées, au niveau du module ainsi qu'au niveau de la granularité de la phase. La figure 6 fournit une vue de modèle de processus au niveau de la phase pour la durée et la fréquence d'occurrence des différentes phases pour l'exemple typique d'une procédure chirurgicale. Notez que pendant toute la durée d'une intervention chirurgicale, certains moments sont hors de vue de la caméra endoscopique ou associés à des activités autres que des actions chirurgicales, par exemple, le chirurgien peut avoir besoin de retirer la caméra et de la nettoyer. Le moment de ces activités est également extrait et étiqueté comme Idle. Les phases 1 à 3 sont des phases pré-opératoires et ne sont pas captées par les vidéos endoscopiques. Ces phases préopératoires ont été vérifiées par la participation à des séances d'imagerie et de planification préopératoires et des discussions avec les équipes cliniques. Le résultat du processus de vérification montre qu'il n'y avait aucune activité dans l'une des procédures MILT observées qui n'était pas couverte par le modèle de processus proposé.

Vue du modèle de processus chirurgical générique au niveau de la phase pour la durée et la fréquence d'occurrence des différentes phases pour un exemple de chirurgie présenté dans la partie Matériel supplémentaire S2 (type : épargne du parenchyme d'une tumeur dans les segments 5 et 6).

Lors de sessions avec deux chirurgiens très expérimentés et deux chirurgiens assistants à OUH et Erasmus MC, discutant de la validité et de l'exactitude du modèle de processus générique pour différentes techniques d'exécution de MILT, il a été confirmé que le modèle de processus proposé imite les activités de la pratique clinique.

Les modèles de processus chirurgicaux apportent plusieurs avantages et ouvrent la voie à de nouvelles améliorations des opérations. Le modèle de processus générique présenté couvre un large éventail de procédures MILT et de techniques associées. Aucun écart par rapport au modèle de processus proposé n'a été trouvé dans les procédures de traitement qui ont été analysées dans le processus de vérification. Le modèle de processus proposé fournit des relations entre différentes entités de procédures MILT aux niveaux de détails proposés. Ainsi, le modèle de processus offre la possibilité d'une analyse quantitative et qualitative approfondie des procédures au niveau de détail souhaité.

Dans les phases peropératoires, la distinction entre la planification et les autres activités de traitement est une tâche compliquée. La planification pendant l'opération est une activité mentale continue et peut être considérée comme un élément à l'intérieur de toutes les phases peropératoires. La modélisation des activités de planification dans une phase distincte du modèle de processus générique fournit la base d'une analyse plus approfondie et de l'amélioration de la planification. Reconnaître les points où la planification se produit dans le modèle de processus chirurgical et en déduire les relations séquentielles entre la planification et les autres activités peropératoires, montre comment et dans quelle mesure la planification est associée à différentes activités et révèle les éventuels goulots d'étranglement de la planification.

Les activités d'imagerie peuvent intervenir à tout moment dans les phases peropératoires. Bien que les activités d'imagerie puissent être définies comme une phase verte dans le modèle de processus chirurgical générique proposé, il a été décidé de modéliser les dépendances séquentielles et parallèles entre les entités car cela profite grandement à une analyse plus approfondie du modèle de processus et à la réalisation de simulations possibles. Des observations en direct et des entretiens avec des experts de deux institutions (OUH et Erasmus MC) ont été réalisés pour déterminer la structure à faible niveau de granularité du modèle de processus. Le modèle de processus a été initialement établi sur la base des données de l'analyse vidéo endoscopique et des observations en direct dans les institutions susmentionnées. Les données ont été complétées par des études bibliographiques et l'analyse de vidéos de procédures disponibles sur le Web de différents instituts (Institut d'éducation médicale de l'Université d'État de Novgorod en Russie et Unité hépatobiliopancreatique à Strasbourg, France - Les vidéos peuvent être trouvées sur le Dr Sergey Baydo (https : //www.youtube.com/c/DrSergeyBaydo/videos) et Dr Riccardo Memeo (https://www.youtube.com/channel/UCdhB0tuE3EC_iNipn1A3ltg/videos) YouTube Channels.) pour rendre le modèle de processus aussi généralement applicable que possible. De plus, dans le cadre du processus de vérification, les vidéos endoscopiques de quinze chirurgies supplémentaires effectuées à OUH ont été analysées et six observations en direct de procédures MILT ont été effectuées à Erasmus MC et BUH. Pour ces raisons, le modèle de processus doit également être conforme aux procédures d'autres institutions. Dans cette étude, nous n'avons pas pris de vidéos du bloc opératoire. Ces enregistrements rendraient possible une validation quantitative supplémentaire du modèle, mais nécessitent également une approbation éthique particulière, car des informations sensibles sont enregistrées. Dans une étude antérieure, nous avons étudié les conséquences de l'enregistrement dans l'OR66. Dans cette étude, la phase pré-opératoire et non la phase post-opératoire a été incluse dans le modèle de processus générique, car la première a une influence directe sur la réalisation du traitement, qui est l'objet de ce travail. Tous les concepts associés aux différentes techniques de MILT sont définis et classés en différentes phases et modules. Ainsi, nous nous attendons à ce que les variations de la réalisation d'actions dans différentes institutions en utilisant différentes techniques/instruments ne causent pratiquement aucun écart par rapport au modèle de processus proposé. Cependant, le manque d'instruments, d'équipements ou de connaissances peut modifier le cours des actions ou introduire des moyens innovants pour résoudre les problèmes (cela peut se produire en particulier dans les pays sous-développés), ce qui peut ne pas être pris en compte dans le modèle de processus présenté. La reconnaissance et l'enregistrement des activités chirurgicales sont essentiels pour effectuer des analyses sur les procédures chirurgicales, générer et vérifier des modèles de processus chirurgicaux et former des méthodes d'apprentissage automatique pour développer des systèmes d'IA pour les futures salles d'opération hybrides67. Le logiciel de marqueur vidéo développé en interne dans ce travail a facilité l'enregistrement et la vérification efficaces des données sur la vidéo endoscopique. Les données extraites à l'aide du logiciel Video Marker à partir de vidéos chirurgicales acquises auprès de l'OUH ont été présentées dans la partie matériel supplémentaire S2. L'analyse statistique des données extraites révèle les goulots d'étranglement dans différentes chirurgies. D'après l'analyse, les chirurgiens ont passé la majeure partie de leur temps sur la phase de traitement (P10) ; environ 25 min (40 % du temps chirurgical total), et près de 85 % de la durée de la phase de traitement a été allouée à la résection. Ce résultat souligne l'importance de la phase de traitement sur la durée totale de la chirurgie. Le développement de systèmes de reconnaissance de flux de travail automatisés capables d'analyser (semi) automatiquement les vidéos endoscopiques avec des méthodes de traitement d'image et/ou d'apprentissage automatique appropriées est actuellement à l'attention des chercheurs, en particulier pour l'analyse de traitements mini-invasifs68,69. De tels systèmes peuvent être d'une grande utilité pour faciliter la collecte de données chirurgicales à différentes fins d'analyse et de vérification de modèles de processus67,70,71.

Le modèle de processus présenté aide à différents objectifs d'analyse pour l'amélioration des chirurgies/interventions dans les études de suivi. Analyse des modèles de processus et fourniture de connexions entre toutes les entités des procédures chirurgicales, identifie les points où l'IA et les systèmes logiciels/plateformes peuvent être bénéfiques, prédit l'ampleur des avantages et détermine comment ces systèmes peuvent être conçus et développés pour être utilisés en clinique pratique, voir par exemple Ref.4,72. La phase de développement des technologies et des outils souhaités pour les salles d'opération hybrides peut également bénéficier de l'analyse de ces modèles de processus chirurgicaux. De nos jours, les méthodes Agiles (SCRUM, XP, etc.)73,74 sont largement utilisées dans le processus de développement des technologies. Ces méthodes facilitent l'adaptation en douceur aux exigences changeantes tout au long du processus de développement en utilisant une planification itérative et les commentaires des développeurs et des utilisateurs finaux73,75. Avec le modèle de processus et les simulations informatiques, l'analyse de l'effet des changements possibles et de leur éligibilité aide à prendre les bonnes décisions et adaptations lors des sessions agiles.

Le modèle de processus peut largement contribuer à la formation et à l'évaluation des compétences des chirurgiens76,77,78. L'option de traitement optimale pour chaque chirurgie avec des conditions spécifiques peut être dérivée et les chirurgiens novices peuvent être formés en fonction de la séquence probable des événements et des déviations possibles pour chaque opération. Les chirurgiens expérimentés peuvent passer en revue les étapes et les déviations possibles avant ou pendant une opération sous forme de feuille de route. À cette fin, la reconnaissance en temps réel des étapes chirurgicales sur les vidéos endoscopiques est nécessaire, un sujet qui a attiré une large attention ces dernières années79,80. Le modèle de processus profite à l'analyse des courbes d'apprentissage des chirurgiens81,82. Les durées et les fréquences d'occurrence des étapes chirurgicales et les écarts par rapport aux trajectoires chirurgicales nominales peuvent être utilisés comme critères pour l'analyse de la courbe d'apprentissage, ainsi que pour les évaluations des compétences des chirurgiens. Au cours des dernières années, les plates-formes de navigation pour guider les chirurgiens dans l'exécution du MILT ont attiré une large attention83,84,85,86,87,88. L'analyse du modèle de processus chirurgical proposé peut révéler les options de traitement optimales pour guider les équipes chirurgicales utilisant des systèmes de navigation en suggérant/prédisant les prochaines étapes chirurgicales et le temps nécessaire pour effectuer chaque action chirurgicale5,13,89,90. Actuellement, avant l'opération, le chirurgien/intervenant en chef entre dans les détails de l'anatomie spécifique à l'organe du patient et pré-visualise mentalement l'ensemble de la procédure et toutes ses étapes clés. La complexité d'une telle activité de planification préopératoire peut être réduite par le modèle de processus qui offre la possibilité de proposer des options de traitement pour des procédures individuelles. L'analyse du modèle de processus chirurgical peut éviter des coûts supplémentaires d'essais et d'erreurs dans la phase de développement des technologies et l'introduction de nouvelles technologies dans la pratique clinique. Avec le modèle de processus, il est possible de fournir des preuves scientifiques de l'amélioration possible des chirurgies par la technologie proposée pour des méthodes/types/techniques spécifiques de réalisation de chirurgies. Les effets et l'éligibilité de tout ajustement des nouvelles technologies peuvent être analysés sur la procédure chirurgicale, avant la mise en œuvre effective des technologies, ce qui se traduit par un modèle commercial plus efficace.

Un modèle de processus chirurgical générique pour MILT a été établi en appliquant les stratégies de modélisation développées dans des travaux antérieurs. Le modèle présenté couvre les méthodes MILT pour la résection hépatique laparoscopique, l'ablation laparoscopique du foie et l'ablation percutanée, avec leurs types, techniques et variations tels qu'observés dans les données obtenues à partir de diverses sources. Comme le modèle présenté a été établi à l'aide d'une représentation de modèle numérique, il peut être utilisé pour une analyse quantitative et qualitative approfondie et l'amélioration des procédures MILT de diverses manières, telles que l'introduction de nouvelles technologies dans la salle d'opération, la formation des équipes cliniques, l'analyse de l'apprentissage courbes et évaluations des compétences, optimisation de la gestion du bloc opératoire et des activités de l'équipe médicale au bloc opératoire.

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié et ses fichiers d'informations supplémentaires. Les ensembles de données générés et/ou analysés au cours de la présente étude sont également disponibles dans le DOI : https://doi.org/10.4121/20163968.

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Ce travail fait partie du projet HiPerNav qui a reçu un financement du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention n° 722068.

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Åsmund Avdem Fretland & Bjørn Edwin

Département de chirurgie, Division de la HPB et de la chirurgie de transplantation, Erasmus MC, University Medical Center Rotterdam, Rotterdam, Pays-Bas

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MG : conceptualisation, méthodologie, logiciel, vérification et validation des données, analyse formelle, enquête, ressources, conservation des données, rédaction—ébauche originale, rédaction—révision et édition, visualisation, EP : vérification des données, ressources, rédaction-révision et édition. DA : vérification des données, ressources, rédaction-revue et édition. AAF : vérification des données, rédaction-revue et édition. BE : vérification des données, rédaction-révision et édition. TT : vérification des données, rédaction-révision et édition. OJE : conceptualisation, rédaction-revue et édition, administration de projet, acquisition de financement. AL : conceptualisation, analyse formelle, validation des données, rédaction—ébauche originale, rédaction—révision et édition, supervision. JD : conceptualisation, validation des données, rédaction-revue et édition, supervision, administration de projet, acquisition de financement.

Correspondance à Maryam Gholinejad.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Reçu : 20 octobre 2021

Accepté : 06 septembre 2022

Publié: 06 octobre 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-19891-1

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