Ureteroscopy is the standard of care for diagnosing and treating kidney stones and tumors. However, current ureteroscopes have a limited field of view, requiring significant experience to adequately navigate the renal collecting system. This is evidenced by the fact that inexperienced surgeons have higher rates of missed stones. One-third of patients with residual stones require re-operation within 20 months. In order to aid surgeons to fully explore the kidney, this study presents the Navigated Augmented Reality Visualization for Ureteroscopic Surgery (NAVIUS) system. NAVIUS assists surgeons by providing 3D maps of the target anatomy, real-time scope positions, and preoperative imaging overlays. To enable real-time navigation and visualization, we integrate an electromagnetic tracker-based navigation pipeline with augmented reality visualizations. NAVIUS connects to 3D Slicer and Unity with OpenIGTLink, and uses HoloLens 2 as a holographic interface. We evaluate NAVIUS through a user study where surgeons conducted ureteroscopy on kidney phantoms with and without visual guidance. With our proposed system, we observed that surgeons explored more areas within the collecting system with NAVIUS (average 23.73% increase), and NASA-TLX metrics were improved (up to 27.27%). NAVIUS acts as a step towards better surgical outcomes and surgeons' experience. The codebase for the system will be available at: https://github.com/vu-maple-lab/NAVIUS.


翻译:输尿管镜检查是诊断和治疗肾结石与肿瘤的标准方法。然而,当前输尿管镜的视野有限,需要丰富的经验才能充分导航肾集合系统。经验不足的外科医生结石遗漏率较高即证明了这一点。三分之一的残留结石患者需要在20个月内再次手术。为辅助外科医生全面探查肾脏,本研究提出了用于输尿管镜手术的导航增强现实可视化(NAVIUS)系统。NAVIUS通过提供目标解剖结构的三维图谱、实时镜体位置以及术前影像叠加来辅助外科医生。为实现实时导航与可视化,我们将基于电磁跟踪器的导航流程与增强现实可视化技术相集成。NAVIUS通过OpenIGTLink连接3D Slicer和Unity,并采用HoloLens 2作为全息交互界面。我们通过用户研究评估NAVIUS,让外科医生在有/无视觉引导条件下对肾脏模型进行输尿管镜检查。使用本系统后,我们观察到外科医生借助NAVIUS探查了集合系统内更多区域(平均增加23.73%),NASA-TLX指标亦有所改善(最高提升27.27%)。NAVIUS是改善手术效果与外科医生体验的重要一步。系统代码库将发布于:https://github.com/vu-maple-lab/NAVIUS。

0
下载
关闭预览

相关内容

增强现实(Augmented Reality,简称 AR),是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员