論文の概要: SurgNavAR: An Augmented Reality Surgical Navigation Framework for Optical See-Through Head Mounted Displays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.29990v1
- Date: Tue, 31 Mar 2026 16:54:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-01 15:25:03.871065
- Title: SurgNavAR: An Augmented Reality Surgical Navigation Framework for Optical See-Through Head Mounted Displays
- Title（参考訳）: SurgNavAR:光学シーソーヘッドマウントディスプレイのための拡張現実手術ナビゲーションフレームワーク
- Abstract要約: 本研究の目的は,HMDをベースとしたAR手術ナビゲーションフレームワークの提示と評価である。
このフレームワークは、患者と手術器具に付着した基準マーカーとして2Dパターンを追跡する。
ピボットとレファレンスベースの校正技術を用いて、手術器具の校正を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7550797629647865
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Augmented reality (AR) devices with head mounted displays (HMDs) facilitate the direct superimposition of 3D preoperative imaging data onto the patient during surgery. To use an HMD-AR device as a stand-alone surgical navigation system, the device should be able to locate the patient and surgical instruments, align preoperative imaging data with the patient, and visualize navigation data in real time during surgery. Whereas some of the technologies required for this are known, integration in such devices is cumbersome and requires specific knowledge and expertise, hampering scientific progress in this field. This work therefore aims to present and evaluate an integrated HMD-based AR surgical navigation framework that is adaptable to diverse surgical applications. The framework tracks 2D patterns as reference markers attached to the patient and surgical instruments. It allows for the calibration of surgical tools using pivot and reference-based calibration techniques. It enables image-to-patient registration using point-based matching and manual positioning. The integrated functionalities of the framework are evaluated on two HMD devices, the HoloLens 2 and Magic Leap 2, with two surgical use cases being evaluated in a phantom setup: AR-guided needle insertion and rib fracture localization. The framework was able to achieve a mean tooltip calibration accuracy of 1 mm, a registration accuracy of 3 mm, and a targeting accuracy below 5 mm on the two surgical use cases. The framework presents an easy-to-use configurable tool for HMD-based AR surgical navigation, which can be extended and adapted to many surgical applications. The framework is publicly available at https://github.com/abdullahthabit/SurgNavAR.
- Abstract（参考訳）: ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を備えた拡張現実(AR)デバイスは、手術中の3D術前画像データの直接重ね合わせを促進する。
HMD-AR装置を単独の手術ナビゲーションシステムとして使用するには、患者と手術器具の位置を特定し、術前の画像データを患者と調整し、手術中のナビゲーションデータをリアルタイムで視覚化する必要がある。
これに必要な技術はいくつか知られているが、そのようなデバイスへの統合は困難であり、特定の知識と専門知識を必要とし、この分野の科学的進歩を妨げる。
そこで本研究は,多様な外科的応用に適用可能なHMDベースのAR手術ナビゲーションフレームワークを提示し,評価することを目的としている。
このフレームワークは、患者と手術器具に付着した基準マーカーとして2Dパターンを追跡する。
ピボットとレファレンスベースの校正技術を用いて、手術器具の校正を可能にする。
ポイントベースマッチングと手動位置決めによる画像から患者への登録を可能にする。
フレームワークの統合機能はHoloLens 2とMagic Leap 2の2つのHMDデバイスで評価され、ファントムセットアップではAR誘導針挿入とリブ骨折の局所化という2つの外科的ユースケースが評価されている。
このフレームワークは, 平均歯石校正精度が1mm, 登録精度が3mm, ターゲット精度が2例で5mm未満であった。
このフレームワークは、HMDベースのAR手術ナビゲーションのための、使いやすく設定可能なツールを提供する。
このフレームワークはhttps://github.com/abdullahthabit/SurgNavAR.comで公開されている。
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