声音化作为传统视觉手术导航的可靠替代方案

尽管图像引导手术辅助系统在精度方面具有不可否认的优势，但此类系统尚未完全满足外科医生在可用性、时间效率及其与手术工作流程整合方面的需求或期望。另一方面，感知研究表明，通过涉及不同感官通道的多模态反馈呈现独立但因果相关的信息可改善任务表现。本文研究了一种计算机辅助手术导航的替代方法，介绍了一种用于导航下椎弓根螺钉置入的新型声音化方法，并讨论了基于多感官反馈的先进解决方案。所提方法包含一种基于频率调制（FM）合成的、用于四自由度对齐任务的新型声音化方案。我们将所提声音化方法与传统上被视为当前最优（state of the art）的视觉导航在所得精度与执行时间上进行了比较。我们开展了一项体模研究，其中17名外科医生在腰椎椎弓根螺钉置入任务中，分别由所提基于声音化的方法或传统视觉导航方法引导。结果表明，所提方法与当前最优方法精度相当，同时减少了外科医生在任务执行过程中对视觉导航显示器的关注需求，使其能自然聚焦于手术器械与目标解剖结构。