論文の概要: Multi-Camera AR Guidance System for Surgical Instrument Handling and Assembly: Investigating Workload and Efficiency

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.04992v1
• Date: Wed, 03 Jun 2026 15:13:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-04 20:44:18.850119
• Title: Multi-Camera AR Guidance System for Surgical Instrument Handling and Assembly: Investigating Workload and Efficiency
• Title（参考訳）: 手術機器ハンドリングと組み立てのための多カメラAR誘導システム:作業負荷と効率性の検討
• Authors: Shiyu Li, Julian Kreimeier, Hannah Schieber, Dirk Müller, Bernhard Kainz, Rüdiger von Eisenhart-Rothe, Daniel Roth,
• Abstract要約: 本稿では,マルチカメラの6Dポーズ推定と,ヘッドマウントディスプレイ上での拡張現実のin-situビジュアライゼーションを併用した手術機器支援システムを提案する。 手術膝シミュレーションにおいて,29名のスクラブ看護師によるユーザスタディを行い,本システムと紙マニュアルとの比較を行った。 ARガイダンスは、手作業と比較して、認識された作業負荷を著しく削減した。 特に、スクラブ看護師は、システムを使用する際に利益を得た楽器セットをあまり経験していない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.355262860203878
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The handling and assembly of instruments during surgery imposes high cognitive demands on scrub nurses, particularly when instruments are unfamiliar. We present a supporting guidance system for surgical instrumentation that combines multi-camera 6D pose estimation with augmented reality in-situ visualization on a head-mounted display without the requirement for additional markers. Pose estimation and consecutive camera calibration are achieved through known objects. The 6D pose estimation network is trained purely on synthetic data, aiming for better generalizability and real-world applicability. The AR guidance displays tooltip localization cues and step-wise assembly animations. Via gaze-based selection and a foot pedal, users can switch between assembly steps in intraoperative use. In a technical evaluation, our approach outperforms state-of-art 6D pose estimation. A user study with 29 scrub nurses was conducted in a surgical simulation of knee arthroplasty, comparing the system against a paper manual. AR guidance significantly reduced the perceived workload compared. Objectively, AR guidance reduced task completion time by 21.3\% (4.76 minutes). Specifically, scrub nurses less experienced with the instrument set benefited when using the system. Error frequencies were comparable between conditions. Qualitative feedback highlighted improved process clarity, reduced information overload, and perceived independence. To summarize, our marker-free multi-camera AR guidance approach for surgical instruments can, subjectively and objectively, improve intraoperative instrumentation performance, particularly for untrained scrub nurses.
• Abstract（参考訳）: 手術中の器具の取り扱いと組み立ては、特に楽器が馴染みのない場合、スクラブ看護師に高い認知的要求を課す。 本稿では,マルチカメラの6Dポーズ推定と拡張現実のin-situビジュアライゼーションを併用して,付加マーカーを必要とせずにヘッドマウントディスプレイ上に表示する手術器具支援システムを提案する。 ポス推定と連続カメラキャリブレーションは既知のオブジェクトを通して達成される。 6Dポーズ推定ネットワークは、より優れた一般化性と実世界の応用性を目指して、純粋に合成データに基づいて訓練されている。 ARガイダンスはツールチップのローカライゼーションキューとステップワイドなアセンブリアニメーションを表示する。 視線に基づく選択と足のペダルにより、ユーザーは術中使用時に組立ステップを切り替えることができる。 技術的評価において,本手法は最先端の6次元ポーズ推定よりも優れている。 人工膝関節置換術の手術シミュレーションにおいて,29名のスクラブ看護師を用いたユーザスタディを行い,本システムと紙マニュアルとの比較を行った。 AR誘導は、認識された作業負荷を有意に削減した。 AR誘導はタスク完了時間を21.3\%(4.76分)短縮した。 特に、スクラブ看護師は、システムを使用する際に利益を得た楽器セットをあまり経験していない。 エラー周波数は条件間で同等であった。 質的なフィードバックは、プロセスの明確性の向上、情報の過負荷の低減、独立性の認識を強調した。 まとめると,手術器具のマーカーレス多カメラAR誘導アプローチは,特に訓練を受けていないスクラブ看護師の術中インスツルメンテーション性能を,主観的かつ客観的に向上させることができる。

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