論文の概要: DualVision ArthroNav: Investigating Opportunities to Enhance Localization and Reconstruction in Image-based Arthroscopy Navigation via External Cameras
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.10699v1
- Date: Wed, 12 Nov 2025 16:02:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-17 22:42:18.281421
- Title: DualVision ArthroNav: Investigating Opportunities to Enhance Localization and Reconstruction in Image-based Arthroscopy Navigation via External Cameras
- Title（参考訳）: DualVision ArthroNav:外部カメラを用いた画像ベース関節鏡ナビゲーションにおける局所化と再構成の機会を探る
- Authors: Hongchao Shu, Lalithkumar Seenivasan, Mingxu Liu, Yunseo Hwang, Yu-Chun Ku, Jonathan Knopf, Alejandro Martin-Gomez, Mehran Armand, Mathias Unberath,
- Abstract要約: 視覚ベースの代替品は、侵襲性は低いが、しばしば単眼の関節鏡カメラにのみ依存する。
関節鏡に固定された外部カメラを統合したマルチカメラ関節鏡ナビゲーションシステムであるDualVision ArthroNavを提案する。
実験により, キャリブレーション誤差を効果的に補償し, 平均絶対軌道誤差1.09mmを達成した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.19996575955867
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Arthroscopic procedures can greatly benefit from navigation systems that enhance spatial awareness, depth perception, and field of view. However, existing optical tracking solutions impose strict workspace constraints and disrupt surgical workflow. Vision-based alternatives, though less invasive, often rely solely on the monocular arthroscope camera, making them prone to drift, scale ambiguity, and sensitivity to rapid motion or occlusion. We propose DualVision ArthroNav, a multi-camera arthroscopy navigation system that integrates an external camera rigidly mounted on the arthroscope. The external camera provides stable visual odometry and absolute localization, while the monocular arthroscope video enables dense scene reconstruction. By combining these complementary views, our system resolves the scale ambiguity and long-term drift inherent in monocular SLAM and ensures robust relocalization. Experiments demonstrate that our system effectively compensates for calibration errors, achieving an average absolute trajectory error of 1.09 mm. The reconstructed scenes reach an average target registration error of 2.16 mm, with high visual fidelity (SSIM = 0.69, PSNR = 22.19). These results indicate that our system provides a practical and cost-efficient solution for arthroscopic navigation, bridging the gap between optical tracking and purely vision-based systems, and paving the way toward clinically deployable, fully vision-based arthroscopic guidance.
- Abstract（参考訳）: 鏡視下手術は、空間認識、深度知覚、視野を高めるナビゲーションシステムから大きな恩恵を受けることができる。
しかし、既存の光学追跡ソリューションは、厳密な作業空間制約を課し、外科的ワークフローを妨害する。
視覚ベースの代替品は、侵襲性は低いが、しばしば単眼の関節鏡カメラにのみ依存し、漂流しやすく、あいまいさを拡大し、迅速な動きや閉塞に敏感である。
関節鏡に固定された外部カメラを統合したマルチカメラ関節鏡ナビゲーションシステムであるDualVision ArthroNavを提案する。
外部カメラは安定した視線計測と絶対位置推定を提供し、モノクラー関節鏡ビデオは密集したシーン再構成を可能にする。
これらの相補的な視点を組み合わせることで、モノラルSLAMに固有のスケールのあいまいさと長期のドリフトを解消し、ロバストな再局在を保証する。
実験により, キャリブレーション誤差を効果的に補償し, 平均絶対軌道誤差1.09mmを達成した。
復元されたシーンは平均目標登録誤差2.16mmに達し、視力は高い(SSIM = 0.69, PSNR = 22.19)。
これらの結果は,光学的トラッキングと純粋視覚ベースシステムとのギャップを埋めるとともに,臨床応用可能な完全視覚ベースの関節鏡ガイドへの道を開いた,鏡視ナビゲーションのための実用的で費用対効果の高いソリューションを提供することを示唆している。
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