論文の概要: Evaluation of Augmented Reality-based Intuitive Interface for Robot-Assisted Transesophageal Echocardiography: A User Study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.19971v1
• Date: Thu, 18 Jun 2026 09:10:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-19 18:23:39.757325
• Title: Evaluation of Augmented Reality-based Intuitive Interface for Robot-Assisted Transesophageal Echocardiography: A User Study
• Title（参考訳）: ロボットを用いた経食道心エコー法における拡張現実を用いた直感インタフェースの評価 : ユーザスタディ
• Authors: Xiu Zhang*, Matteo Di Mauro*, Sofia Breschi, Angela Peloso, Emiliano Votta, Arianna Menciassi, Elena De Momi,
• Abstract要約: 本研究は,ロボット支援TEEのためのモデル強化拡張現実(AR)ベースの直感的インタフェースを提示し,評価する。 電磁トラッキングと仮想シミュレータを統合したロボットTEEプラットフォームを用いて、可視化と相互作用の異なる3つのユーザインタフェースを比較した。 その結果,3次元の可視化により空間精度が有意に向上し,中央値の位置誤差が13mmから3mmに減少し,方向誤差が2Dインターフェースに比べて半減した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.1320660114511165
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: TransEsophageal Echocardiography (TEE) is essential for diagnosing and guiding Structural Heart Disease (SHD) interventions. However, manual TEE manipulation demands significant operator expertise, is physically demanding, and exposes clinicians to radiation when performed alongside fluoroscopy. Robotic-assisted TEE systems have been introduced to improve probe handling and reduce operator fatigue, yet the design of intuitive and effective user interfaces remains an open challenge. This study presents and evaluates a model-enhanced, Augmented Reality (AR)-based intuitive interface for robot-assisted TEE, designed to improve spatial awareness and control intuitiveness. A robotic TEE platform integrated with electromagnetic tracking and a virtual simulator was used to compare three user interfaces differing in visualization and interaction modalities: 2D jointlevel (2D-JI), 3D joint-level (3D-JI), and 3D tip-level (3D-TI). Thirty six participants performed standardized navigation tasks to reproduce target echocardiographic views, with performance assessed via position and orientation errors, completion time, and NASA-TLX workload scores. Results show that 3D visualization significantly improved spatial accuracy, reducing median position error from 13 mm to 3 mm and halving the orientation error compared with the 2D interface. Tip-level interaction yielded a further 50% reduction in orientation error and reduced interuser variability relative to joint-level control. Overall, the 3D-TI configuration, combining immersive visualization with direct tip-level control, proved the most effective and ergonomic interface, supporting the integration of AR-based visualization and intuitive control paradigms into next-generation robotic TEE systems to enhance operator performance and procedural safety.
• Abstract（参考訳）: 経食道心エコー法(TEE)は, 構造性心疾患(SHD)の診断・誘導に必須である。 しかし、手動TEE操作は、重要なオペレーターの専門知識を必要とし、物理的に要求され、臨床医を蛍光顕微鏡と共に行うと放射線に曝す。 ロボット支援型TEEシステムは、プローブハンドリングを改善し、操作者の疲労を軽減するために導入されているが、直感的で効果的なユーザインタフェースの設計は依然としてオープンな課題である。 本研究では,ロボット支援型TEEのためのモデル強化拡張現実(AR)を用いた直感的インタフェースを提示,評価し,空間認識の向上と直感性制御を目的とした。 2D関節レベル(2D-JI),3D関節レベル(3D-JI),3Dチップレベル(3D-TI)の3つのユーザインタフェースを比較した。 30人の参加者が、目標の心エコー図像を再現するための標準化されたナビゲーションタスクを実行し、位置と向きの誤差、完了時間、NASA-TLXのワークロードスコアによってパフォーマンスを評価した。 その結果,3次元の可視化により空間精度が有意に向上し,中央値の位置誤差が13mmから3mmに減少し,方向誤差が2Dインターフェースに比べて半減した。 チップレベルの相互作用は、さらに50%の方向誤差の低減と、ジョイントレベルの制御に対するユーザ間のばらつきの低減を実現した。 全体として、3D-TIの構成は、没入型可視化と直接の先端レベル制御を組み合わせることで、最も効果的で人間工学的なインターフェースを証明し、ARベースの可視化と直感的な制御パラダイムを次世代のロボットTEEシステムに統合し、オペレータのパフォーマンスと手続き的安全性を向上させる。

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