論文の概要: AR Surgical Navigation with Surface Tracing: Comparing In-Situ Visualization with Tool-Tracking Guidance for Neurosurgical Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10554v2
- Date: Sun, 17 Aug 2025 16:36:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-19 12:43:44.913033
- Title: AR Surgical Navigation with Surface Tracing: Comparing In-Situ Visualization with Tool-Tracking Guidance for Neurosurgical Applications
- Title（参考訳）: 表面追跡を用いたAR手術ナビゲーション:脳神経外科応用におけるその場可視化とツール・トラックング・ガイダンスの比較
- Authors: Marc J. Fischer, Jeffrey Potts, Gabriel Urreola, Dax Jones, Paolo Palmisciano, E. Bradley Strong, Branden Cord, Andrew D. Hernandez, Julia D. Sharma, E. Brandon Strong,
- Abstract要約: 本研究では,AR誘導を利用して解剖学的目標を登録し,リアルタイムな計器ナビゲーションを行う新しい手法を提案する。
新規な表面追跡法により標的位置を患者に登録し、リアルタイム赤外線ツールトラッキングを用いてカテーテル配置を支援する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Augmented Reality (AR) surgical navigation systems are emerging as the next generation of intraoperative surgical guidance, promising to overcome limitations of traditional navigation systems. However, known issues with AR depth perception due to vergence-accommodation conflict and occlusion handling limitations of the currently commercially available display technology present acute challenges in surgical settings where precision is paramount. This study presents a novel methodology for utilizing AR guidance to register anatomical targets and provide real-time instrument navigation using placement of simulated external ventricular drain catheters on a phantom model as the clinical scenario. The system registers target positions to the patient through a novel surface tracing method and uses real-time infrared tool tracking to aid in catheter placement, relying only on the onboard sensors of the Microsoft HoloLens 2. A group of intended users performed the procedure of simulated insertions under two AR guidance conditions: static in-situ visualization, where planned trajectories are overlaid directly onto the patient anatomy, and real-time tool-tracking guidance, where live feedback of the catheter's pose is provided relative to the plan. Following the insertion tests, computed tomography scans of the phantom models were acquired, allowing for evaluation of insertion accuracy, target deviation, angular error, and depth precision. System Usability Scale surveys assessed user experience and cognitive workload. Tool-tracking guidance improved performance metrics across all accuracy measures and was preferred by users in subjective evaluations. A free copy of this paper and all supplemental materials are available at https://bit.ly/45l89Hq.
- Abstract（参考訳）: Augmented Reality (AR) 手術ナビゲーションシステムは次世代の術中ナビゲーションとして登場しており、従来のナビゲーションシステムの限界を克服することを約束している。
しかし,現在市販されているディスプレイ技術では,バージェンス・アコモテーション・コンフリクトによるAR深度知覚の問題や,オクルージョン処理の限界により,精度が最重要となる外科的状況において深刻な課題が提示されている。
本研究は, 臨床シナリオとしてファントムモデル上に模擬外室ドレインカテーテルを配置したAR誘導を用いて解剖学的目標を登録し, リアルタイムな計器ナビゲーションを実現する手法を提案する。
このシステムは,Microsoft HoloLens 2.0の搭載センサーのみに頼って,新しい表面追跡法によりターゲット位置を患者に登録し,リアルタイム赤外線ツールトラッキングを用いてカテーテル配置を支援する。
対象者のグループは、2つのARガイダンス条件下で、計画された軌跡が患者解剖に直接オーバーレイされる静的なその場可視化と、カテーテルのポーズのライブフィードバックが計画と相対的に提供されるリアルタイムのツール追跡誘導という、模擬挿入の手順を実行した。
挿入試験後, ファントムモデルのCTスキャンを行い, 挿入精度, 目標偏差, 角度誤差, 深さ精度を評価した。
システムユーザビリティ尺度は、ユーザエクスペリエンスと認知的ワークロードを評価します。
ツールトラッキングガイダンスでは,すべての精度測定値のパフォーマンス指標が向上し,主観評価ではユーザが好んだ。
この論文の無料コピーとすべての補足資料はhttps://bit.ly/45l89Hq.comで入手できる。
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