LapBot-Safe Chole: validation of an artificial intelligence-powered mobile game app to teach safe cholecystectomy.
St John, A., Khalid, M.U., Masino, C. et al.
Surg Endosc (2024). https://doi.org/10.1007/s00464-024-11068-3
背景
ゲームは、訓練生が危険の少ない環境で外科手術の意思決定を練習できる教育ツールとして役立つ。 LapBotは、人工知能（AI）を用いて、腹腔鏡下胆嚢摘出術（LC）中の安全な剥離に関するフィードバックをプレイヤーに提供する、新しい無料の双方向モバイルゲームアプリケーションである。 本研究の目的は、このモバイルゲームの妥当性のエビデンスを提供することである。
LapBot-Safe Chole
インストールとプレイ
ゲームはAndroidやiPhoneのアプリストアからダウンロード可能。
医学生、外科研修医、外科医がゲームをダウンロードし、スマートフォンでプレイします。
ゲームプレイの流れ
プレイヤーは、腹腔鏡下胆嚢摘出術中の実際の手術シーン（短いビデオクリップ）を提示されます。
提示されたシーンの中で、プレイヤーは解剖の対象となる安全な部位を特定する必要があります。
選択した部位に基づいて、AIアルゴリズム「GoNoGoNet」が正確性スコアとフィードバックを提供します。
AIフィードバック
AIアルゴリズム「GoNoGoNet」は、安全な解剖ゾーンと危険な解剖ゾーンを識別し、プレイヤーにフィードバックを提供します。
プレイヤーは各シナリオで複数の反復練習を行い、AIからのフィードバックを受けながら技術を向上させます。
ゲームのレベル
ゲームには5つの異なる難易度レベルがあり、各レベルは胆嚢炎のParklandグレーディングスケールに対応しています。
プレイヤーは、各レベルで5つの連続した質問に50%以上の正確性スコアで合格する必要があります。
レベルが進むにつれて、難易度が増し、プレイヤーのスキルと知識が試されます。
スコアリングとリーダーボード
各レベルおよび全体のスコアが生成され、リーダーボードでプレイヤーのランキングが表示されます。
トップパフォーマーには報酬が与えられ、ランダムに選ばれた参加者にも賞品が提供されます。
方法
訓練生と外科医は、スマートフォンにLapBotをダウンロードしてプレイすることで参加した。 プレイヤーはLCの術中シーンを提示され、肝嚢三角形の剥離の好みの位置を特定するよう求められた。 プレイヤーは、解剖の安全/危険ゾーンを識別するAIアルゴリズム（「GoNoGoNet」）を用いて、即座に正確さのスコアとパーソナライズされたフィードバックを受けた。 プレイヤーのスコアは、ノンパラメトリックANOVAを用いて、グローバルに、またトレーニング経験にわたって評価された。 LapBotの教育的価値を評価するため、3ヶ月間のアンケートを実施した。
結果
参加者プロファイル
903名の参加者が64か国から参加し、カナダ、メキシコ、米国が主要参加国。
参加者の中には医学生、ジュニアレジデント（PGY1-2）、シニアレジデント（PGY3-5）、フェロー/アテンダントが含まれる。
ゲームパフォーマンス
ゲームの難易度が上がるにつれて、スコアと信頼度が有意に低下。
スコアとトレーニングレベルおよび症例数との間に有意な正の相関が確認。
ゲームの最終レベルまで完了した参加者は少数（15.50%）で、多くの参加者は途中でゲームを中断。
参加者のフィードバック
多くの参加者がゲームを再度プレイしたいと回答（82.50%）。
教育プログラムへのゲームの導入を希望する参加者が多かった（64.10%）。
ゲームがLCのフィードバックに対する批判的な省察能力を向上させると感じた参加者が多い。
考察
教育的価値
LapBotは参加者の訓練レベルに応じたスコアの相関を示し、教育ツールとしての有効性が確認された。
シリアスゲームは、学習者のエンゲージメントを高め、リスクを伴わない環境での経験的学習を促進する。
AIの利用
AIアルゴリズム「GoNoGoNet」を利用したリアルタイムのフィードバックが、参加者の学習効果を高めた。
AIを活用した教育ツールは、伝統的なシミュレーションベースのトレーニングよりも動的で応答性の高い学習体験を提供する。
学習の進行とフィードバック
ゲーム内でのフィードバックと反復練習は、参加者の技術習得をサポートし、実際の手術スキルに反映される可能性がある。
参加者のフィードバックによると、ゲームはLCの観察能力と省察能力を向上させた。
今後の方向性
今後の研究では、このゲームアプリが実際の手術パフォーマンスに与える影響を調査することが重要。
より多様な参加者プールを対象に、長期的なトライアルを実施し、研究結果の一般化可能性を検証する必要がある。
結論
LapBotのようなシリアスゲームは、学習者の関与と経験学習を促進することで、意図的な練習や手術指導のための効果的な教育ツールとなりうる。 本研究では、プレイヤーのスコアは専門知識のレベルと相関しており、ゲームをプレイした後、ほとんどのプレイヤーが重要な教育的価値を認識していることが示された。
