基于增强现实技术的导航系统在颌面外科中的应用

封面图片

如何引用文章

全文:

详细

论证。采用增强现实技术的导航系统可实现颌面部各种解剖结构的可视化，是标准手术导航系统的可选方案。 我们开发了一个管理三维模型特殊平台，并利用增强现实技术，将术中导航系统应用于外科手术。

目的。评估外科医生对使用增强现实技术的导航系统的看法，以及该系统在进行颌面手术中最常见的干预措施时的可用性。

材料和方法。为了确定在颌面外科手术中使用增强现实技术的导航系统的准确性，我们进行了一项仿真模型的研究。确定了在手术过程中成像控制下观察到的配准误差：标志点配准误差、目标配准误差和标志点定位误差。随后，几位外科医生利用增强现实技术进行了颌骨手术的临床研究。 外科医生们根据他们使用增强现实导航系统的工作情况填写了一份专门的调查表。

结果。标志点配准误差的平均值为0.9mm（标准偏差为0.7mm；95%置信区间为0.4-1.3mm）。目标配准误差平均值为1.3mm（标准偏差为0.5mm；95%置信区间为1.1-1.5mm）。标记点定位误差值最大，且为2.2mm（标准偏差为0.9毫米；95%置信区间为1.9-2.5mm）。在口腔颌面外科中，使用增强现实技术的导航系统，因系统的新颖性和使用的积极性在用户体验问卷中获得高分。质量的实用性涉及感知的技术导向，即产品、系统或服务在多大程度上有助于实现其开发阶段设定的目标。 本来期待系统的效率会稍高一些，但是，我们认为，所获得的指标与在系统中实施新的增强现实技术时遇到的技术困难有关。

结论。结果表明，在颌面外科手术中使用增强现实技术的导航系统的准确性令人满意，外科医生的使用体验良好。

作者简介

Anna V. Lysenko

Research Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery

Email: lysenko.anna@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5625-1085
SPIN 代码: 1296-1399

MD, Cand. Sci. (Medicine), Assistant Professor

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Andrei I. Yaremenko

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: ayaremenko@me.com
ORCID iD: 0000-0002-7700-7724
SPIN 代码: 7903-8540

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Vladimir M. Ivanov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: voliva@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8194-2718
SPIN 代码: 8738-1873

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Anton Y. Smirnov

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: ant.suyr@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-2440-2499
SPIN 代码: 3559-3318
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Аlexandr I. Lyubimov

Kirov’s Military Medical Academy

Email: a-drlyubimov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7872-9593
SPIN 代码: 1118-9920

MD, Cand. Sci. (Medicine), Assistant Professor

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Charles S. M. Izzard

University of Exeter

Email: charles.izzard@btinternet.com
ORCID iD: 0009-0007-5893-1448
英国, Exeter

Alina A. Prokofeva

Academician I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: prokofevaaalina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7461-4633
SPIN 代码: 9206-3829
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

参考

  1. Lysenko A, Razumova A, Yaremenko A, et al. The use of augmented reality navigation technology in combination with endoscopic surgery for the treatment of an odontogenic cyst of the upper jaw: A technical report. Imaging science in dentistry. 2022;52(2):225–230. doi: 10.5624/isd.20210256
  2. Lysenko AV, Razumova AYa, Yaremenko AI, et al. The use of augmented reality technology in endoscopic removal of a maxillary cyst. Dentistry = Stomatologiia. 2022;101(5):17–21. EDN: FOEOJE doi: 10.17116/stomat202210105117
  3. Bussink T, Maal T, Meulstee J, Xi T. Augmented reality guided condylectomy. British journal of oral and maxillofacial surgery. 2022;60(7):991–993. doi: 10.1016/j.bjoms.2022.01.008
  4. Shi J, Liu S, Zhu Z, et al. Augmented reality for oral and maxillofacial surgery: The feasibility of a marker-free registration method. The international journal of medical robotics + computer assisted surgery. 2022;18(4):e2401. doi: 10.1002/rcs.2401
  5. Brockmeyer P, Wiechens B, Schliephake H. The Role of Augmented Reality in the Advancement of Minimally Invasive Surgery Procedures: A Scoping Review. Bioengineering (Basel). 2023;10(4):501. doi: 10.3390/bioengineering10040501
  6. Van Gestel F, Frantz T, Buyck F, et al. Neuro-oncological augmented reality planning for intracranial tumor resection. Frontiers in Neurology. 14:1104571. doi: 10.3389/fneur.2023.1104571
  7. Farronato M, Maspero C, Lanteri V, et al. Current state of the art in the use of augmented reality in dentistry: a systematic review of the literature. BMC Oral Health. 2019;19(1):135. doi: 10.1186/s12903-019-0808-3
  8. Stucki J, Dastgir R, Baur DA, Quereshy FA. The use of virtual reality and augmented reality in oral and maxillofacial surgery: A narrative review. Oral surgery, oral medicine, oral pathology and oral radiology. 2024;137(1):12–18. doi: 10.1016/j.oooo.2023.07.001
  9. Cipresso P, Giglioli IAC, Raya MA, Riva G. The Past, Present, and Future of Virtual and Augmented Reality Research: A Network and Cluster Analysis of the Literature. Frontiers in Psychology. 2018;9:2086. doi: 10.3389/fpsyg.2018.02086
  10. Yeung AWK, Tosevska A, Klager E, et al. Virtual and Augmented Reality Applications in Medicine: Analysis of the Scientific Literature. Journal of medical Internet research. 2021;23(2):e25499. doi: 10.2196/25499

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Cone beam computed tomography. 1 — holder; 2 — removable localizer of radiopaque markers; 3 — three metal radiopaque balls on the patient’s face.

下载 (163KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Segmentation stage in the Medgital Vision Editor program.

下载 (240KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Patient's face with AR tag.

下载 (160KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Image of the patient’s face through AR glasses: control of the location of metal radiopaque balls.

下载 (146KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Location of metal radiopaque balls on the patient’s face: a — projection of the ball through AR glasses; b — location of the ball marked by the researcher through AR glasses.

下载 (193KB)
索引源数据
7. Fig. 6. 3D model of the jaw with three radiopaque marks 1, 2 and 3.

下载 (73KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Radiopaque marks at the segmentation stage in the Medgital Vision Editor program.

下载 (74KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Location of the radiopaque mark through AR glasses.

下载 (80KB)
索引源数据
10. Fig. 9. The location of radiopaque markers marked by the researcher through AR glasses.

下载 (108KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Measuring stand.

下载 (237KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Measuring the accuracy of the augmented reality system under the conditions of a measuring stand: a — a mark installed using AR glasses; b — the displacement of the marked points relative to the specified coordinates. The green dot indicates the planned location, the red dot indicates the actual location visualized using AR glasses.

下载 (242KB)
索引源数据
13. Fig. 12. Holders with AR marks: a — upper jaw; b — lower jaw.

下载 (115KB)
索引源数据
14. Fig. 13. Segmentation stage in the Medgital Vision Editor program (foreign body in the maxillary sinus).

下载 (240KB)
索引源数据
15. Fig. 14. Stage of surgical access planning.

下载 (96KB)
索引源数据
16. Fig. 15. Surgical intervention in the AR navigation system: a — registration stage; b — visualization of the intervention area and surgical access; c — visualization of surgical access.

下载 (184KB)
索引源数据
17. Fig. 16. The 26 questions included in the UEQ questionnaire.

下载 (557KB)
索引源数据
18. Fig. 17. Angular deviation between the intended and actual surgical access: a — 3D visualization of the displacement, where the achieved surgical access is marked in green, the planned one is marked in pink; b — frontal section, the planned surgical access (marked in white), the achieved one (marked in green).

下载 (191KB)
索引源数据
19. Fig. 18. UEQ questionnaire for assessing the experience of using an AR navigation system during interventions in maxillofacial surgery.

下载 (132KB)
索引源数据
20. Fig. 19. Results of assessment for all 26 items of the UEQ questionnaire.

下载 (351KB)
索引源数据
21. Fig. 20. Evaluation of the pragmatic and hedonic aspects of quality, as well as the overall impression of use.

下载 (110KB)
索引源数据
22. Fig. 21. Comparative graph of the AR navigation system indicators for performing interventions in maxillofacial surgery.

下载 (153KB)
索引源数据

版权所有 © Eco-Vector, 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».