要約
経皮的骨盤外傷手術では、効果的な骨折固定を確保し、不適切な軌道に沿った皮質骨の破壊による合併症を回避するために、キルシュナー ワイヤー (K ワイヤー) を正確に配置することが重要です。
複合現実 (MR) による手術ナビゲーションは、薄型フォーム ファクターでの正確なワイヤ配置の実現に役立ちます。
この分野における現在のアプローチは、ワイヤーが制御されていないため、正確な視覚的フィードバックを保証できないため、現実世界の展開にはまだ適していません。
正確なフィードバックを保証するために、複雑な解剖学的構造における経皮的ワイヤ配置用に設計された MR ナビゲーション システムである StraightTrack を導入します。
StraightTrack は、軟組織や覆われた骨表面との相互作用によるワイヤーの曲がりを軽減する剛性アクセス カニューレを備えたマーカー本体を備えています。
StraightTrack は、カニューレ本体を追跡できる光学式シースルー ヘッドマウント ディスプレイ (OST HMD) と統合されており、視線を失いがちな外部トラッカーを使用せずに、リアルタイムの 3D 視覚化とガイダンスを提供します。
経験豊富な整形外科医 2 名による仮想実験では、StraightTrack はワイヤー配置の精度を向上させ、同等の方法では 12.08 mm 以上および 4.07 度を超えるのに対し、$5.26 \pm 2.29$ mm および $2.88 \pm 1.49$ 度以内の理想的な軌道を達成しました。
MR ナビゲーション システムが成熟し続けるにつれて、StraightTrack は内部骨折固定やその他の経皮整形外科処置における可能性を認識しています。
要約(オリジナル)
In percutaneous pelvic trauma surgery, accurate placement of Kirschner wires (K-wires) is crucial to ensure effective fracture fixation and avoid complications due to breaching the cortical bone along an unsuitable trajectory. Surgical navigation via mixed reality (MR) can help achieve precise wire placement in a low-profile form factor. Current approaches in this domain are as yet unsuitable for real-world deployment because they fall short of guaranteeing accurate visual feedback due to uncontrolled bending of the wire. To ensure accurate feedback, we introduce StraightTrack, an MR navigation system designed for percutaneous wire placement in complex anatomy. StraightTrack features a marker body equipped with a rigid access cannula that mitigates wire bending due to interactions with soft tissue and a covered bony surface. Integrated with an Optical See-Through Head-Mounted Display (OST HMD) capable of tracking the cannula body, StraightTrack offers real-time 3D visualization and guidance without external trackers, which are prone to losing line-of-sight. In phantom experiments with two experienced orthopedic surgeons, StraightTrack improves wire placement accuracy, achieving the ideal trajectory within $5.26 \pm 2.29$ mm and $2.88 \pm 1.49$ degree, compared to over 12.08 mm and 4.07 degree for comparable methods. As MR navigation systems continue to mature, StraightTrack realizes their potential for internal fracture fixation and other percutaneous orthopedic procedures.
arxiv情報
| 著者 | Han Zhang,Benjamin D. Killeen,Yu-Chun Ku,Lalithkumar Seenivasan,Yuxuan Zhao,Mingxu Liu,Yue Yang,Suxi Gu,Alejandro Martin-Gomez,Russell H. Taylor,Greg Osgood,Mathias Unberath |
| 発行日 | 2024-10-02 00:45:52+00:00 |
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