Fully Immersive Virtual Reality for Skull-base Surgery: Surgical Training and Beyond

要約

目的: 完全に没入型の仮想現実システム (FIVRS) は、外科医が仮想解剖学で手順を練習できる場所であり、死体トレーニングに代わるスケーラブルで費用対効果の高い代替手段です。
完全にデジタル化された仮想手術は、実際には収集が難しい測定基準を使用して外科医のスキルを自動的に評価するためにも使用できます。
したがって、頭蓋骨ベースの手術用に設計された仮想現実 (VR) システムである FIVRS を提示します。これは、忠実度の高い手術シミュレーション ソフトウェアと実際のハードウェアのセットアップを組み合わせたものです。
方法: FIVRS は、ソフトウェアとハ​​ードウェアの機能を統合して、外科医が VR の通常の臨床ワークフローを使用できるようにします。
FIVRS は、高度なレンダリング デザインとドリル アルゴリズムを使用して、現実的な手術を実現します。
また、手術用顕微鏡と同様の人間工学に基づいたヘッドマウント ディスプレイも設計しています。
VR 手術の膨大な量のデジタル化データが記録されます。これには、視線、動き、力、および手術後のビデオが含まれ、事後分析に使用されます。
ユーザーフレンドリーなインターフェイスは、FIVRS の使用法を簡単に習得できるように設計されています。
結果: FIVRS の有効性とその生成されたデータを紹介するために、外科医を対象としたユーザー調査の結果を提示します。
結論: 頭蓋底手術のための完全没入型 VR システムである FIVRS を紹介します。
FIVRS は、リアリズムを改善するために最新のハードウェアと組み合わせた現実的なソフトウェア シミュレーションを特徴としています。
このシステムは完全にオープンソースであり、機能豊富なデータを業界標準の形式で提供します。

要約(オリジナル)

Purpose: A fully immersive virtual reality system (FIVRS), where surgeons can practice procedures on virtual anatomies, is a scalable and cost-effective alternative to cadaveric training. The fully digitized virtual surgeries can also be used to assess the surgeon’s skills automatically using metrics that are otherwise hard to collect in reality. Thus, we present FIVRS, a virtual reality (VR) system designed for skull-base surgery, which combines high-fidelity surgical simulation software with a real hardware setup. Methods: FIVRS integrates software and hardware features to allow surgeons to use normal clinical workflows for VR. FIVRS uses advanced rendering designs and drilling algorithms for realistic surgery. We also design a head-mounted display with ergonomics similar to that of surgical microscopes. A plethora of digitized data of VR surgery are recorded, including eye gaze, motion, force and video of the surgery for post-analysis. A user-friendly interface is also designed to ease the learning curve of using FIVRS. Results: We present results from a user study involving surgeons to showcase the efficacy FIVRS and its generated data. Conclusion: We present FIVRS, a fully immersive VR system for skull base surgery. FIVRS features a realistic software simulation coupled with modern hardware for improved realism. The system is completely open-source and provides feature-rich data in an industry-standard format.

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