Робочий процес INSTINX: Інтуїтивно зрозумілий КТ із підтримкою штучного інтелекту

Рисунок 3: Результати прикладу відстеження очей. У "A" , з INSTINX, оператор дивиться на сенсорну панель, а потім переходить до пацієнта, не озираючись на сенсорну панель. У "B" користувач неодноразово дивиться між кнопками гентрі та пацієнтом під час позиціонування, як показано кількома лініями.

Макет використовує простий алгоритм сканування зліва направо, який звертається до інтуїції користувача з чітко позначеними значками для представлення кожного етапу сканування та часу очікування між кожною фазою. Результатом є новий інтерфейс INSTINX, який суттєво скорочує криву навчання для медичних працівників, оскільки більшості користувачів потрібно менше ніж півдня навчання, щоб почуватися впевнено в роботі з системою. Крім того, інтуїтивно зрозумілий дизайн скорочує кроки робочого процесу на 40%*, допомагаючи зменшити стрес оператора.

Процес проектування INSTINX UX (інтерфейс користувача)

INSTINX починався як буквально порожній екран і був створений з нуля протягом п’яти років розробки. Цей порожній екран перетворився на високоефективний, інтуїтивно зрозумілий INSTINX UX завдяки інтенсивному ітераційному процесу проектування. У співпраці з технологами, знайомими та новачками в Canon КТ, а також із радіологами, інтерфейс користувача пройшов кілька етапів перевірки.

Оцінювачам надали робочі макети UX і попросили виконати різноманітні клінічні завдання, наприклад виконати імітацію КТ ангіографії легеневої артерії у 55-річної пацієнтки від реєстрації пацієнта до завершення іспиту. Будь-які елементи, які не забезпечували зрозумілий, простий у використанні досвід, були замінені та оцінені заново в наступному раунді тестування.

Завдяки об’єднанню користувачів усіх рівнів кваліфікації та з різних географічних регіонів процес проектування та розробки враховував регіональні варіації робочого процесу, забезпечуючи простоту та інтуїтивність взаємодії з користувачем.

Камера, що вбудована в гентрі INSTINX

Перед початком сканування INSTINX використовує переваги подвійних камер, встановлених на платформі, щоб допомогти автоматично позиціонувати пацієнта відносно ізоцентру (Рис. 2). Після того, як пацієнт на столі, камери виявляють риси пацієнта та його просторову орієнтацію; INSTINX автоматично регулює висоту столу, а також поперечне та поздовжнє положення, готуючись до отримання 3D-сканування орієнтирів.

Тематичні дослідження відстеження очей показали, що позиціонування пацієнта за допомогою камери зберігає фокус оператора на пацієнті та забезпечує комфорт пацієнта. У наведеному нижче прикладі (Рисунок 3) оператор може утримувати свою увагу на пацієнті, а не чергувати фокус між панеллю гентрі та пацієнтом. Розмір кола вказує на час, витрачений на погляд на точку. У A з INSTINX оператор дивиться на сенсорну панель, а потім переходить до пацієнта, не повертаючись до сенсорної панелі. У B користувач неодноразово дивиться між кнопками та пацієнтом під час позиціонування.

3D-сканування орієнтирів і визначення анатомічних орієнтирів (ALD)

З INSTINX традиційне подвійне планарне отримання даних замінено тривимірним спіральним скануванням із ультранизькою дозою, яке називається 3D-скануванням орієнтирів. Енергоформуючий фільтр Canon SilverBeam, який використовується для видалення фотонів низької енергії з рентгенівського променя, забезпечує отримання 3D-сканування орієнтирів із дозою випромінювання, еквівалентною традиційному 2D зображенню.Отримані 3D зображення мають ширину зрізу 1 мм та містять велику кількість анатомічних деталей, які штучний інтелект може використовувати для визначення анатомічних орієнтирів (ALD) для швидкого, точного та послідовного планування дослідження. 3D-сканування порівняно з 2D-сканограмами дозволяє дуже точно виявляти внутрішні орієнтири для визначення початкового та кінцевого положень сканування та кута зору.

Під час створення протоколу користувач може скористатися перевагами інтерактивного анатомічного аватара, щоб вказати бажане початкове та кінцеве розташування. Наприклад, як показано на рисунку 4, цей протокол черевної порожнини починається на 1 см над куполом діафрагми та закінчується на гребені клубової кістки. На основі цих визначених користувачем «точок прив’язки» ALD використовує переваги тривимірної анатомічної інформації в зображеннях 3D Landmark Scan для автоматичного створення початкового та кінцевого положень, а також поля зору для окремого пацієнта, який сканується, з точністю 97%. Для зручності оператора ці області діапазону сканування проектуються на фронтальну та сагітальну площини, якщо з будь-якої причини потрібне ручне коригування.

Алгоритм виявлення анатомічних орієнтирів був навчений на 3D-сканах орієнтирів для всіх релевантних анатомічних особливостей, включаючи загальні клінічні варіації, як-от опущені руки проти піднятих. ALD працює, спочатку сегментуючи анатомічні області, а потім застосовуючи алгоритм випадкового лісу, який поєднує результати великої кількості класифікаторів, навчених на різноманітних ознаках, для визначення шести площин, які визначають початок, зупинку та поле огляду.

Виявлення анатомічних орієнтирів не тільки допомагає заощадити час оператора на 24%, але й сприяє більш послідовному плануванню дослідження. Література показала, що при традиційних подвійних планарних рентгенограмах надмірне сканування за оптимальні межі може додати непотрібні сантиметри до діапазону сканування та непотрібну дозу опромінення для пацієнта¹.

Обсяг надмірного сканування може суттєво відрізнятися залежно від установи чи рівня досвіду окремого оператора¹. Крім того, недостатнє сканування може призвести до відсутності даних з потрібної анатомічної ділянки та повторного обстеження. INSTINX використовує ALD, щоб допомогти оператору зосередитися на пацієнті та сприяти послідовному плануванню сканування.

На додаток до планування діапазону сканування, 3D сканування орієнтирів (3D Landmark Scan)дозволяє оператору встановити область інтересу для відстеження болюсного введення без будь-якого додаткового сканування або дози опромінення. Подібним чином вибір місця зрізу та планування голки для флюорографії комп’ютерної томографії не вимагає додаткового сканування для планування.

Рисунок 4: Протокол черевної порожнини, що показує діапазон сканування, встановлений у протоколі сканування, а потім у фактичному дослідженні пацієнта.