While virtual-reality (VR) has shown great promise in radiological tasks, effective user-interaction strategies that can improve efficiency and ergonomics are still under-explored and systematic evaluations of VR interaction techniques in the context of complex anatomical models are rare. Therefore, our study aims to identify the most effective interaction techniques for two common neurosurgical planning tasks in VR (point annotation and note-taking) from the state-of-the-arts, and propose a novel technique for efficient sub-volume selection necessary in neuroanatomical navigation. We assessed seven user-interaction methods with multiple input modalities (gaze, head motion, controller, and voice) for point placement and note-taking in the context of annotating brain aneurysms for cerebrovascular surgery. Furthermore, we proposed and evaluated a novel technique, called magnified selection diorama (Maserama) for easy navigation and selection of complex 3D anatomies in VR. Both quantitative and semi-quantitative (i.e., NASA Task Load Index) metrics were employed through user studies to reveal the performance of each interaction scheme in terms of accuracy, efficiency, and usability. Our evaluations demonstrated that controller-based interaction is preferred over eye-tracking-based methods for point placement while voice recording and virtual keyboard typing are better than freehand writing for note-taking. Furthermore, our new Maserama sub-volume selection technique was proven to be highly efficient and easy-to-use. Our study is the first to provide a systematic assessment of existing and new VR interaction schemes for neurosurgical data navigation and annotation. It offers valuable insights and tools to guide the design of future VR systems for radiological and surgical applications.


翻译:虽然虚拟现实(VR)在放射任务方面显示了巨大的希望,但是能够提高效率和人类工程学的有效虚拟用户互动战略仍未得到充分探讨,在复杂的解剖模型中,对VR互动技术的定位和记录评价也很少。因此,我们的研究旨在确定VR(点注和笔记)两种常见神经外音规划任务最有效的互动技术,以方便地导航和选择神经解剖导航所必需的复杂3D解剖图。我们评估了7种具有多种输入模式(gaze、头盘、控制器和声音)的用户互动方法(Gaz、头盘、控制器和声音),以便在大脑外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外

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