論文の概要: Feasibility of Augmented Reality-Guided Robotic Ultrasound with Cone-Beam CT Integration for Spine Procedures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.22174v1
• Date: Mon, 23 Mar 2026 16:35:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.788945
• Title: Feasibility of Augmented Reality-Guided Robotic Ultrasound with Cone-Beam CT Integration for Spine Procedures
• Title（参考訳）: コーンビームCTを併用した拡張現実誘導型ロボット超音波の脊椎手術への応用
• Authors: Tianyu Song, Felix Pabst, Feng Li, Yordanka Velikova, Miruna-Alexandra Gafencu, Yuan Bi, Ulrich Eck, Nassir Navab,
• Abstract要約: 脊椎手術のための光学式シースルー拡張現実(OST-AR)誘導ロボットシステムを提案する。 我々は,ライブ超音波を併用したコーンビームCT(CBCT)由来の3Dスピーンモデルを統合する。 結果、ARは実行時間とタスク間の配置エラーを著しく削減することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.940780679292025
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurate needle placement in spine interventions is critical for effective pain management, yet it depends on reliable identification of anatomical landmarks and careful trajectory planning. Conventional imaging guidance often relies both on CT and X-ray fluoroscopy, exposing patients and staff to high dose of radiation while providing limited real-time 3D feedback. We present an optical see-through augmented reality (OST-AR)-guided robotic system for spine procedures that provides in situ visualization of spinal structures to support needle trajectory planning. We integrate a cone-beam CT (CBCT)-derived 3D spine model which is co-registered with live ultrasound, enabling users to combine global anatomical context with local, real-time imaging. We evaluated the system in a phantom user study involving two representative spine procedures: facet joint injection and lumbar puncture. Sixteen participants performed insertions under two visualization conditions: conventional screen vs. AR. Results show that AR significantly reduces execution time and across-task placement error, while also improving usability, trust, and spatial understanding and lowering cognitive workload. These findings demonstrate the feasibility of AR-guided robotic ultrasound for spine interventions, highlighting its potential to enhance accuracy, efficiency, and user experience in image-guided procedures.
• Abstract（参考訳）: 脊椎手術における針の正確な配置は、効果的な痛み管理には重要であるが、解剖学的ランドマークの信頼性と慎重な軌道計画に依存している。 従来のイメージングガイドはCTとX線の両方に頼り、患者やスタッフに高線量放射線を照射し、リアルタイムの3Dフィードバックに制限がある。 本稿では,脊髄構造をその場で可視化し,針の軌道計画を支援するための光学式シースルー拡張現実(OST-AR)誘導ロボットシステムを提案する。 我々は,ライブ超音波と同時登録されたコーンビームCT(CBCT)由来の3Dスピーンモデルを統合し,グローバルな解剖学的コンテキストと局所的なリアルタイムイメージングを組み合わせられるようにした。 本研究は, 2つの代表的脊椎手術, 顔面関節注射, 腰椎穿刺を行った幻覚的ユーザスタディにおいて, システム評価を行った。 16名の被験者が従来のスクリーン対ARという2つの可視化条件下で挿入を行った。 その結果、ARは実行時間とタスク間配置誤差を著しく低減し、また、ユーザビリティ、信頼、空間的理解を改善し、認知作業負荷を低下させることがわかった。 これらの結果は、AR誘導型ロボット超音波による脊椎手術の可能性を示し、画像誘導手術における精度、効率、ユーザエクスペリエンスを高める可能性を強調している。

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