利用有符号距离场提升手术态势感知：虚拟现实中的初步研究

图像引导手术导航（IGSN）的引入通过在术中为外科医生提供实时支持与引导，极大裨益了技术难度高的外科手术。为开发有效的IGSN，需谨慎选择手术信息及向外科医生呈现该信息的媒介。然而，由于可用选项广泛，这并非易事。为解决此问题，我们开发了一个开源库，依托医学影像数据，促进多种手术程序中多模态导航系统的开发。为提供引导，我们的系统计算手术器械与解剖结构间的最小距离，并通过不同机制将该信息呈现给用户。我们方法实时性通过在初始化时由分割解剖体计算有符号距离场（Signed Distance Fields）实现。利用该框架，我们开发了多模态手术导航系统，以在颅底手术仿真环境中帮助外科医生应对解剖变异。探索了三种反馈模态：视觉、听觉与触觉。为评估所提系统，开展了一项初步用户研究，四名临床医生在有引导与无引导情况下执行乳突切除术。每种条件使用客观绩效与主观工作负荷指标评估。该初步用户研究表明，在无非额外时间或工作负荷的情况下，手术安全性得到提升。这些结果证明了我们的流程在乳突切除术背景下的成功用例。