論文の概要: Electromagnetic Navigation for Femoral Osteotomy Using High-Accuracy X-ray-to-CT Registration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.03893v1
- Date: Tue, 02 Jun 2026 16:53:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-03 22:00:05.185392
- Title: Electromagnetic Navigation for Femoral Osteotomy Using High-Accuracy X-ray-to-CT Registration
- Title（参考訳）: 高精度X線CTレジストレーションを用いた大腿骨骨切り術の電磁ナビゲーション
- Authors: Roman Flepp, Arend Nieuwland, Bastian Sigrist, Philipp Fürnstahl, Lilian Calvet, Thomas Dreher,
- Abstract要約: 大腿骨骨切り術におけるEMTを用いたナビゲーションシステムについて検討した。
このシステムはCTベースの術前計画と1回C-armキャリブレーションと2枚の蛍光画像からの正確なX-ray-to-CT登録を併用する。
18例の人工大腿骨を用いた実用性評価では,EMT誘導は全角誤差においてフリーハンドの実行よりも有意に優れていた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7200264348328185
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurate execution of preoperative plans in corrective femoral osteotomies remains challenging. Current techniques are limited by variable accuracy, invasiveness, and radiation exposure, with free-hand methods and patient-specific instrumentation (PSI) often requiring >30 and >6 fluoroscopic images, respectively. We present an integrated, electromagnetic tracking (EMT)-based navigation system for femoral osteotomies that minimizes dissection and intraoperative fluoroscopy. The system couples CT-based preoperative planning with one-time intraoperative C-arm calibration and accurate X-ray-to-CT registration from two fluoroscopic images acquired at initialization. This enables real-time, fluoroscopy-free EMT navigation of the saw blade and bone fragments relative to the preoperative plan, and is compatible with uniplanar and biplanar osteotomies. In a feasibility study using 18 synthetic femora, EMT guidance significantly outperformed free-hand execution in total angular error ($(3.05 \pm 0.75)^\circ$ vs.\ $(6.32 \pm 2.36)^\circ$, $p=0.031$), assuming the same minimal surgical exposure for both. No EMT-guided trials exceeded the >5° clinical threshold, whereas free-hand produced 4 outliers of 6 trials. The system achieved statistical equivalence ($\pm 2^\circ$, $\pm 2,\text{mm}$) to PSI for total angular ($p \le 0.02$) and total translational ($p=0.048$) errors, with no significant differences in user questionnaire scores. By transferring preoperative plans using only two fluoroscopic images while matching PSI accuracy without additional surgical exposure, the proposed system motivates subsequent cadaveric and clinical validation.
- Abstract（参考訳）: 矯正的大腿骨骨切り術における術前計画の正確な実行は依然として困難である。
現在の技術は, 可変精度, 侵襲性, 放射線曝露によって制限されており, 自由手技, 患者特異的計測 (PSI) では, それぞれ30と6の蛍光画像を必要とすることが多い。
大腿骨骨切り術および術中蛍光検査を最小化するEMTを用いた大腿骨骨切り術のナビゲーションシステムについて検討した。
本システムでは,初期化時に取得した2枚の蛍光画像から,術中C-armキャリブレーションとX線CTの正確な登録をCTベースの術前計画と組み合わせた。
これにより、ソーブレードと骨片の術前計画に対するリアルタイムかつ無蛍光EMTナビゲーションが可能となり、単平面および複平面骨切り術と互換性がある。
18種類の人工大腿骨を用いた実用性試験において,EMT指導は全角度誤差(3.05 \pm 0.75)^\circ$ vs。
\ $(6.32 \pm 2.36)^\circ$, $p=0.031$) 同じ最小限の手術露光を仮定する。
EMT誘導治験は5°以上は認められなかったが, フリーハンドは6治験のうち4治験を生んだ。
このシステムは,総角数(p \le 0.02$)および総翻訳数(p=0.048$)のPSIに対する統計的等価性(\pm 2^\circ$,$\pm 2,\text{mm}$)を達成し,ユーザアンケートスコアに有意差はなかった。
外科的露出を伴わずにPSIの精度を合わせながら2つの蛍光画像のみを用いて術前計画の転送を行うことで,術後の経過と臨床的検証を動機とするシステムを提案する。
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