Czarne skrzynki na salach operacyjnych

Nowy inteligentny system monitoringu może pomóc uniknąć błędów sztuki lekarskiej, ale jednocześnie wprowadza niepokój wśród niektórych chirurgów i przyczynia się do sabotażu tej technologii. Czy szpitale stoją u progu nowej ery bezpieczeństwa, czy też tworzą atmosferę zamieszania i paranoi?

Doktor Teodor Grantcharov jako młody chirurg nagrał jedną ze swoich operacji na video i był przekonany, iż procedurę wykonał spektakularnie. Jednak po obejrzeniu nagrania był zdumiony niestarannością sekcji, użyciem niewłaściwych narzędzi, swoją nieudolnością, która sprawiła, iż ​​30-minutowa operacja trwała 90 minut. “Nie chciałem, aby ktokolwiek zobaczył to nagranie. Chirurdzy wyjątkowo nie lubią przyznawać się do swoich błędów” – żartuje. Jednak Grantcharov gwałtownie zauważył wartość w nagrywaniu i analizie tej operacji – “W trakcie wykonywania procedur jest mnóstwo detali do dopracowania, a o tej potrzebie chirurg dowiaduje się dopiero po wielu latach doświadczenia. Na filmie miałem dostęp do tych informacji od ręki”.

Nierealistyczna była wtedy próba określenia, czy stosunkowo prozaiczne pomyłki zdarzają się na dużą skalę, nie mówiąc o poważnych błędów medycznych które zabijają 2200 Amerykanów rocznie. Wiele błędów zdarza się na stole operacyjnym – od pozostawienie gazika w ciele pacjenta po przeprowadzenie w ogóle niewłaściwej procedury. Dr Grantcharov, w tej chwili właściciel Surgical Safety Technologies, wierzy, iż gdzie jedyną barierą pomiędzy powodzeniem a porażką jest człowiek – to zdarzą się tam błędy. Stworzenie systemu do nagrywania i analizy wizualnej może poprawić bezpieczeństwo i efektywność chirurgiczną. System na sali operacyjnej działa na zasadzie czarnej skrzynki samolotu. Nagrywa poprzez panoramiczne kamery, mikrofony i monitory anestezjologiczne. Pozyskane informacje są przetwarzane przez sztuczna inteligencję i mogły być zaprezentowane w logiczny sposób.

Surgical Safety Technologies nie jest jedyną firmą rozwijającą systemy do analizy operacji na podstawie maszynowego uczenia. Firma Medtronic wypuściła na rynek platformę Touch Surgery, Johnson & Johnson stworzył C-SATS, a Intuitive Surgical – Case Insights. Niemniej większość tych systemów koncentruje się na tym, co się dzieje w ciele pacjenta, przechwytują one jedynie obraz śródoperacyjny. Natomiast doktor Grantcharov chce ująć salę operacyjną jako całość i policzyć przykładowo, ile razy otwarto drzwi do sali czy ile przeprowadzono rozmów niezwiązanych z procedurą – “Upraszcza się postrzeganie operacji jako czysto technicznej umiejętności, ale uważam, iż należy spojrzeć na całe środowisko sali”.

Monitorowanie sal operacyjnych prowokuje dyskusje na temat prywatności personelu medycznego, ponieważ może m. in. powodować podjęcie działań dyscyplinarnych lub prawnych. Tego rodzaju niepokoje spowodowały, iż wielu chirurgów odmawia wykonywania operacji w sali, gdzie są zainstalowane czarne skrzynki lub sabotuje ich działanie. Inny problem polega na tym, iż szpitale nie wiedzą, jak wykorzystać tę technologię i pozyskane dane.

Mimo to dr Grantcharov przewiduje, iż jego system może wesprzeć branżę medyczną tak, jak czarne skrzynki w awiacji przyczyniły się do zmniejszenia liczby katastrof powietrznych z 6,5 proc. doa 0,5 proc. – “Branża lotnicza zmieniła podejście z reaktywnego na proaktywne”. w tej chwili czarne skrzynki Grantcharova są wykorzystywane w 40 instytucjach w USA, Kanadzie i Europie, w tym m. in. Mount Sinai, Duke i Mayo Clinic.

Pozbycie się tajemniczości

Za drzwiami sal operacyjnych można zaobserwować wiele procesów, takich jak praca zespołowa czy sposób posługiwania się narzędziami. “Jest tam mnogość danych których nie rejestrujemy. w tej chwili chirurg przywołuje z pamięci całe wydarzenie post hoc” – powiedział Alexander Langerman, etyk i chirurg głowy i szyi w Vanderbilt University Medical Center. I dodaje – “Kiedy sprawy idą źle, chirurdzy przeważnie przedstawiają i analizują przypadki na cotygodniowych zebraniach dotyczących zachorowalności i śmiertelności w szpitalu, ale te błędy są notorycznie niedoszacowane. choćby o ile chirurg zapisze niezbędne dane w elektronicznej karcie pacjenta, to najczęściej te informacje bardziej przedstawiają chirurga, niż dają pogląd co mogło pójść nie tak.”

Sala operacyjna nie zawsze była tak tajemnicza. Niegdyś operacje odbywały się w dużych aulach, z widownią pełną po brzegi. Odkąd medycyna wykorzystuje nowe technologie w coraz szerszym zakresie, zaczęły pojawiać się specjalizacje, a jednocześnie w instytucjach opieki medycznej rozwija się biurokracja. Od 1960 liczba pozwów sądowych o popełnienie błędu w sztuce lekarskiej zaczęła rosnąć, po części też dlatego, iż pacjenci i ich rodziny nie mogli uzyskać żadnych informacji w sytuacjach, kiedy leczenie zakończyło się fiaskiem.

Nagrywanie operacji może wesprzeć walkę o transparentność. Jednak dr Grantcharov rozumie, iż jedynym sposobem, aby chirurdzy używali czarnych skrzynek, jest zapewnienie im ochrony i poczucie bezpieczeństwa. Stworzył system, który nagrywa ruch, ale anonimizuje zarówno pacjenta, jak i personel medyczny – do tego stopnia, iż nagrania będą usuwane po 30 dniach. Grantcharov uważa, iż nikt nie powinien być karany za błędy, ale należy rozwijać systemy ich eliminowanie – “Chcemy wiedzieć, co się stało i jak możemy zorganizować system, który będzie utrudniał powtórzenie tego błędu w przyszłości również przez innych chirurgów”.

Czarna skrzynka Grantcharova składa się z tabletu, mikrofonu i kilku kamer na ścianach. Może analizować ponad pół miliona danych dziennie. Wykorzystuje kilka modeli wizji cyfrowej i ostatecznie dostarcza krótkie filmy i panel statystyczny z danymi. System również identyfikuje i dzieli poszczególne segmenty procedury (rozwarstwienie, resekcja i zamknięcie). Anonimizacji dokonuje algorytm, który zniekształca głosy personelu medycznego i rozmywa ich twarze. Grantcharov potwierdza, iż anonimizacja jest nieodwracalna, a materiał nie może być użyty przeciwko nikomu.

Algorytm sztucznej inteligencji ocenia przeprowadzaną operację. Odbywa się to przede wszystkim poprzez ocenę przestrzegania listy kontrolnej bezpieczeństwa chirurgicznego — kwestionariusza, który należy wskazać przed każdym rodzajem operacji chirurgicznej. Surgical Safety Technologies w tej chwili pracuje nad wdrożeniem bardziej złożonych algorytmów, które wykryją błędy podczas operacji laparoskopowych, takie jak użycie zbyt dużego nacisku na narzędziu chirurgicznym, trzymanie narzędzi w niewłaściwy sposób lub brak zapewnienia widoczności operowanego obszaru.

Nawet 6 miesięcy może trwać nauczenie każdego z modeli, a systemy muszą uczyć się od wyspecjalizowanych profesjonalistów. Algorytmy przyswoiły tysiące godzin procedur na salach operacyjnych i są w stanie rozpoznać, która ciecz – to krew lub które narzędzie – to skalpel. realizowane są prace nad modelem do operacji laparoskopowych, który będzie w stanie ocenić, które manewry są zgodne ze standardem narzędzia do oceny błędów ogólnych (Generic Error Rating Tool).

Czarna skrzynka nie pozostało zupełnie autonomiczna i wymaga udziału człowieka. Koszt zainstalowania takiej technologii to około 25 tys. dolarów a koszty eksploatacji wahają się od 12 do 36 tys. dolarów rocznie w zależności od rozwiązań technicznych, liczby sal i skali zamówienia.

Pierwsze czarne skrzynki w chirurgii

Pierwszy pilotażowy system był zainstalowany w Nowym Jorku w 2019 roku. “W jednej z sal doszło do sabotażu kamer – były odwrócone i bez zasilania” – mówi Louis Kavoussi, szef urologii w Northwell Hospital. Zauważył on, iż personel bardzo mało się odzywał po zainstalowaniu czarnej skrzynki, ponieważ wszyscy się bali powiedzieć coś źle – “Nikt nie lubi jak mu się patrzy na ręce, ludzie boją się o swoje zatrudnienie”. Pracownicy mają potrzebę rozmowy i luzu bez świadomości, iż ktoś wszystko obserwuje i słucha. Wykonanie pilotażu technologii było pod tym względem dużym wyzwaniem. Dr Kavoussi jest w tej chwili członkiem rady naukowej w Surgical Safety Technologies.

Ochrona tożsamości przy użyciu systemu jest jedynie półśrodkiem. Przed automatycznym usunięciem nagrania po 30 dniach administracja szpitala ma dostęp do informacji o numerze sali operacyjnej, numerze pacjenta i czasie operacji. Mimo iż nie można rozpoznać osób z personelu medycznego na nagraniu, nie są oni anonimowi w 100 proc. “W konsekwencji mamy efekt Wielkiego Brata” – mówi Christopher Mantyh, wiceprzewodniczący Duke University Hospital, gdzie zainstalowano siedem czarnych skrzynek na salach operacyjnych. Dodaje, iż dane są analizowane w zagregowany sposób i służą do dyskusji na temat poprawy jakości w poszczególnych departamentach. Tym niemniej, kiedy pojawi się konkretny problem – przykładowo nagły wysyp infekcji – wtedy przeglądane są nagrania i dzięki temu wiadomo, z kim należy o tym rozmawiać, zamiast szukać przyczyny po omacku.

Z ankiety przeprowadzonej przez Medscape wynika, iż ponad 75 proc. chirurgów było pozwanych do sądu o błąd w sztuce lekarskiej co najmniej raz w trakcie swojej kariery. “Z czysto prawnej perspektywy usuwanie nagrań po 30 dniach spowoduje, iż nie staną się one dowodem w żadnej sprawie sądowej” – mówi Teneille Brown, profesor prawa na University of Utah. “Podjęcie współpracy z reprezentacją prawną przez pacjenta, przejście przez wymagane kontrole konfliktu interesów, a następnie złożenie wniosku o ujawnienie danych z czarnej skrzynki zajmie znacznie dłużej niż 30 dni” – dodaje. Usuwanie nagrań może być krytykowane, ale należy pamiętać, iż to nie są informacje do publicznej wiadomości, a jedynie do użytku wewnętrznego szpitala.

Duże ilości danych

“Praca nad poprawą jakości może w pierwszej kolejności skoncentrować się na problemie lub na danych statystycznych. Ci ostatni często naciskają na konieczność zbierania dużej ilości danych bez wcześniejszego zidentyfikowania problemu, czyli co adekwatnie chcą naprawić” – mówi Justin Dimick, szef chirurgii na Uniwersytecie w Michigan – “Dlatego nie mamy w planach zainstalowania czarnych skrzynek.” Wielu dostawców opieki zdrowotnej podkreśla, iż zbyt duża ilość danych statystycznych może być paraliżująca. Brakuje wiedzy, jak je interpretować i co dalej z tą informacją robić. Doktor Kavoussi potwierdza, iż dane zebrane w przeciągu ostatnich 5 lat nie były dotąd wykorzystane w Northwell do wprowadzenia zmian – “Zarząd szpitala dopiero teraz rozmawia jak najlepiej można to zrobić.”

Doktor Grantcharov potwierdza, iż zakres danych może być przytłaczający – “Na początku pozwoliliśmy szpitalom samodzielnie decydować, jak wykorzystać dane. Niektóre szpitale zrobiły niesamowite rzeczy, inne nie wykorzystały ich w pełni”. w tej chwili Surgical Safety Technologies posiada zespół wspierający szpitale w tym zakresie i oferuje konsultacje, które mają na celu rozwiązanie błędów chirurgicznych. “Nawet najbardziej praktyczne statystyki nie mają znaczenia bez poparcia ze strony kierownictwa szpitala” – dodaje Grantcharov. Brak poparcia częściowo wynika z tego, iż nie ma dotychczas obszernych i zaopiniowanych badań potwierdzających skuteczność czarnych skrzynek w redukowaniu powikłań u pacjentów i ratowaniu ich życia.

Najlepsze dane w tym zakresie przedstawia badanie z 2022 roku opublikowane przez ‘Annals of Surgery”. Według TEGO badania, podczas operacji w aż 1/5 przypadków nie zastosowano się do protokołu listy kontrolnej. Jeszcze w tym roku zostanie opublikowane nowe badanie, z którego wynika, iż czarne skrzynki prowadzą do poprawy stosowania listy kontrolnej, skrócenia pobytu na oddziale intensywnej terapii, zmniejszenia liczby powtórnych operacji, ponownych przyjęć do szpitala oraz śmiertelności.

Doktor Grantcharov tłumaczy, iż zgromadził dowody, które pokazują skuteczność jego platformy. Wynika z nich, iż zakłócenia na sali operacyjnej — otwieranie drzwi, alarmy maszyn i dźwięki urządzeń osobistych — na oddziale ginekologicznym zdarzają się co minutę. Może udowodnić, iż w każdym przypadku operacji laparoskopowej popełnianych jest średnio 20 błędów śródoperacyjnych, iż chirurdzy wykazują się doskonałą świadomością sytuacyjną i przywództwem, natomiast pielęgniarki doskonale radzą sobie z zarządzaniem zadaniami.

Niektóre szpitale już wprowadziły ulepszenia na podstawie danych uzyskanych z czarnej skrzynki. Wykorzystywały na przykład dane do sprawdzenia, jak często antybiotyki są podawane na czas oraz jak długo sale operacyjne pozostają puste pomiędzy kolejnymi przypadkami. Okazało się, iż przestoje w salach operacyjnych są spowodowane między innymi nieefektywną komunikacją i długim oczekiwaniem na wniesienie nowego sprzętu. Z punku widzenia pacjentów, którzy niezwłocznie wymagają zabiegu, poprawienie tych wskaźników jest bardzo ważne.

Niechęć personelu medycznego do czarnej skrzynki również udało się przezwyciężyć. Dr Kavoussi rozbroił obawy poprzez bezpośrednie rozmowy z każdym pracownikiem, w czasie których wyjaśniał, jak działa anonimizacja i usuwanie nagrań. W jego ośrodku personel stopniowo zaakceptował nowe środowisko pracy i czarna skrzynka stała się tam częścią standardowej procedury.

Trzeba mieć nadzieję, iż zespoły chirurgiczne w przyszłości będą akceptować rejestrację zabiegów, analizować swoje nagrania i wyciągać wnioski ze swoich błędów oraz wypracowywać ścieżki poprawy.

(tekst na podstawie “MIT Technology Reviev”: This AI-powered “black box” could make surgery safer, Simar Bajaj)