要約
画像誘導手術ナビゲーション (IGSN) の導入は、手術中に外科医にリアルタイムのサポートとガイダンスを提供することにより、技術的に要求の厳しい外科手術に大きな恩恵をもたらしました。
効果的な IGSN を開発するには、手術情報とその情報を外科医に提示する媒体を慎重に選択する必要があります。
ただし、利用可能なオプションが多岐にわたるため、これは簡単な作業ではありません。
この問題に対処するために、私たちは医療画像データに基づいた幅広い外科手術におけるマルチモーダル ナビゲーション システムの開発を容易にするオープンソース ライブラリを開発しました。
ガイダンスを提供するために、当社のシステムは手術器具と解剖学的構造の間の最小距離を計算し、さまざまなメカニズムを通じてこの情報をユーザーに提示します。
私たちのアプローチのリアルタイム パフォーマンスは、初期化時にセグメント化された解剖学的ボリュームから符号付き距離フィールドを計算することによって実現されます。
このフレームワークを使用して、外科医が頭蓋底手術シミュレーション環境における解剖学的多様性をナビゲートできるようにするマルチモーダル手術ナビゲーション システムを開発しました。
視覚、聴覚、触覚という 3 つの異なるフィードバック様式が検討されました。
提案されたシステムを評価するために、パイロット ユーザー スタディが実施され、4 人の臨床医が指導の有無にかかわらず乳突切除術を実施しました。
各条件は、客観的なパフォーマンスと主観的なワークロードの指標を使用して評価されました。
このパイロット ユーザー調査では、時間や作業負荷を追加することなく手順の安全性が向上することが示されました。
これらの結果は、乳様突起切除術における当社のパイプラインの成功したユースケースを示しています。
要約(オリジナル)
The introduction of image-guided surgical navigation (IGSN) has greatly benefited technically demanding surgical procedures by providing real-time support and guidance to the surgeon during surgery. To develop effective IGSN, a careful selection of the surgical information and the medium to present this information to the surgeon is needed. However, this is not a trivial task due to the broad array of available options. To address this problem, we have developed an open-source library that facilitates the development of multimodal navigation systems in a wide range of surgical procedures relying on medical imaging data. To provide guidance, our system calculates the minimum distance between the surgical instrument and the anatomy and then presents this information to the user through different mechanisms. The real-time performance of our approach is achieved by calculating Signed Distance Fields at initialization from segmented anatomical volumes. Using this framework, we developed a multimodal surgical navigation system to help surgeons navigate anatomical variability in a skull base surgery simulation environment. Three different feedback modalities were explored: visual, auditory, and haptic. To evaluate the proposed system, a pilot user study was conducted in which four clinicians performed mastoidectomy procedures with and without guidance. Each condition was assessed using objective performance and subjective workload metrics. This pilot user study showed improvements in procedural safety without additional time or workload. These results demonstrate our pipeline’s successful use case in the context of mastoidectomy.
arxiv情報
| 著者 | Hisashi Ishida,Juan Antonio Barragan,Adnan Munawar,Zhaoshuo Li,Andy Ding,Peter Kazanzides,Danielle Trakimas,Francis X. Creighton,Russell H. Taylor |
| 発行日 | 2024-12-13 15:13:48+00:00 |
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