在增强现实设备下利用超声引导活检：迈向更高的系统性能

目的：活检在确定肿瘤的分类和分期中起着至关重要的作用。在此过程中经常使用超声来提供实时解剖信息。借助增强现实 (AR)，外科医生可以将无缝集成于真实组织的超声数据和空间导航信息可视化。这一创新有助于实现更快、更精确的活检操作。方法：我们开发了一种具有低显示延迟和高精度的 AR 活检导航系统。超声数据最初由图像采集卡读取，并通过网络通信流式传输至 Unity。在 Unity 中，导航信息被渲染并使用全息远程处理传输至 HoloLens 2 设备。HoloLens 2 上实现了反光工具追踪，能够同时追踪超声探头和活检针。在平面内和平面外穿刺期间提供了不同的导航信息。为了评估我们系统的有效性，我们开展了一项涉及十名参与者的研究，以评估穿刺精度和活检时间，并与传统方法进行了比较。结果：我们提出的框架能够在 AR 中实现超声可视化，仅增加 $16.22\pm11.45ms$ 的延迟。导航精度在图像平面内达到 $1.23\pm 0.68mm$，在图像平面外达到 $0.95\pm 0.70mm$。值得注意的是，我们系统的使用在平面外和平面内活检中分别达到了 $98\%$ 和 $95\%$ 的成功率。结论：综上所述，本文介绍了一种基于 AR 的超声活检导航系统，其特点是高导航精度和极低延迟。该系统根据平面内和平面外操作的不同特征，在操作期间提供不同的可视化内容。本文的用例研究证明，我们的系统可以帮助年轻外科医生更快、更准确地进行活检。