A Mixed-Reality Approach to Radiation-Free Training of C-arm Based Surgery
A Mixed-Reality Approach to Radiation-Free Training of C-arm Based Surgery
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C 形臂手术无辐射训练的混合现实方法
DOI：
10.1007/978-3-319-66185-8_61
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Fürmetz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stefan;Habert;Winkler;Lazarovici;Fürmetz
不断减少的临床培训机会和日益增加的手术干预复杂性之间的差异导致了不同培训选项的发展，如解剖模型，基于计算机的模拟器或尸体培训。然而，受训人员在接受培训后并最终进行患者治疗，仍然面临着陡峭的学习曲线。为了解决基于C形臂的手术的这个问题，我们引入了一个逼真的无辐射模拟系统，该系统结合了基于患者的3D打印解剖结构和使用物理C形臂的模拟X射线成像。这个混合现实模拟系统有助于过渡到基于C形臂的手术，并有可能补充甚至取代大部分尸体培训，并降低进行患者治疗时的错误风险。在技术评估中，我们表明，我们的系统模拟X射线图像准确的RMSE为1.85毫米相比，真实的X射线成像。为了探索所提出的混合现实系统用于培训和评估的保真度和实用性，我们进行了用户研究。六名外科专家在模拟器上进行了小关节注射，并在5分制Likert量表上对系统的各个方面进行了评级。他们表示同意模拟的整体真实性，并强烈同意这种混合现实系统对新手和专家培训的有用性。
The discrepancy of continuously decreasing clinical training opportunities and increasing complexity of interventions in surgery has led to the development of different training options like anatomical models, computer-based simulators or cadaver trainings. However, trainees, following this training and ultimately performing patient treatment, still face a steep learning curve. To address this problem for C-arm based surgery, we introduce a realistic radiation-free simulation system that combines patient-based 3D printed anatomy and simulated X-ray imaging using a physical C-arm. This mixed reality simulation system facilitates a transition to C-arm based surgery and has the potential to complement or even replace large parts of cadaver training and to reduce the risk for errors when proceeding to patient treatment. In a technical evaluation, we show that our system simulates X-ray images accurately with an RMSE of 1.85 mm compared to real X-ray imaging. To explore the fidelity and usefulness of the proposed mixed reality system for training and assessment, we conducted a user study. Six surgical experts performed a facet joint injection on the simulator and rated aspects of the system on a 5-point Likert scale. They expressed agreement with the overall realism of the simulation and strong agreement with the usefulness of such a mixed reality system for training of novices and experts.
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