頭頸部における拡張現実可視化モダリティの局在精度に関するユーザビリティ研究：ランダム化クロスオーバー試験

科学分野:

• 医用画像処理
• 拡張現実
• 手術ナビゲーション

背景:

• 拡張現実ヘッドマウントディスプレイ（AR-HMD）は、特に複雑な頭頸部解剖において、医用画像と手術野との間の空間的ギャップを埋めることを目的としています。
• マーカーレスAR-HMDは費用対効果が高いですが、そのオーバーレイ精度（重ね合わせ、SI）は限られています。
• 仮想ツイン（VT）ホログラフィーは潜在的な代替手段ですが、そのパフォーマンスはさらに調査が必要です。

研究 の 目的:

• 頭頸部における解剖学的局在のためのSIおよびVT拡張現実可視化モダリティの精度と効率を比較すること。
• 精度、ワークロード、時間、ユーザーエクスペリエンスに基づいてパフォーマンスを評価すること。

主な方法:

• HoloLens 2を使用した38人の参加者によるランダム化クロスオーバー試験。
• 頭部ファントム上の点、線ベース、体積ベースの解剖学的構造の局在。
• 精度（絶対、相対、表面距離、Hausdorff距離）、ワークロード（NASA-TLX）、および時間の評価。

主要な成果:

• SIはVT（P<.001）と比較して、点の局在精度が優れていた。
• 線ベース構造の精度は、SIとVT（P>.51）で同等であった。
• VTはSI（P<.01）よりも体積ベース構造の偏差が有意に少なかった。
• 参加者はSI（P=.02）の方が迅速であり、ワークロードに有意差はなかった（P=.79）。

結論:

• SIは、点の局在精度と速度が向上するが、オーバーレイされた軟部組織や表示の問題に対処するのに苦労する。
• VTは、高精度が重要ではない手術シナリオにおいて、依然として実行可能な選択肢である。
• 将来の研究では、ARシステムのための視野角ガイダンスと解剖学的ターゲットから皮膚表面へのリンクを強化する必要がある。