Despite the undeniable advantages of image-guided surgical assistance systems in terms of accuracy, such systems have not yet fully met surgeons' needs or expectations regarding usability, time efficiency, and their integration into the surgical workflow. On the other hand, perceptual studies have shown that presenting independent but causally correlated information via multimodal feedback involving different sensory modalities can improve task performance. This article investigates an alternative method for computer-assisted surgical navigation, introduces a novel sonification methodology for navigated pedicle screw placement, and discusses advanced solutions based on multisensory feedback. The proposed method comprises a novel sonification solution for alignment tasks in four degrees of freedom based on frequency modulation (FM) synthesis. We compared the resulting accuracy and execution time of the proposed sonification method with visual navigation, which is currently considered the state of the art. We conducted a phantom study in which 17 surgeons executed the pedicle screw placement task in the lumbar spine, guided by either the proposed sonification-based or the traditional visual navigation method. The results demonstrated that the proposed method is as accurate as the state of the art while decreasing the surgeon's need to focus on visual navigation displays instead of the natural focus on surgical tools and targeted anatomy during task execution.


翻译:尽管图像引导外科手术协助系统在准确性方面有着不可否认的优势,但这种系统尚未完全满足外科医生在可用性、时间效率以及将其纳入外科工作流程方面的需要或期望;另一方面,自觉研究表明,通过涉及不同感官模式的多式联运反馈提供独立但因果相关的信息,可以提高任务性能;本篇文章调查计算机辅助外科导航的替代方法,为穿刺小球螺丝放置引入一种新的代谢方法,并讨论基于多感知反馈的先进解决方案;拟议方法包括基于频率调制(调制)合成(FM)自由四度任务校准新颖的代谢解决方案;我们比较了拟议的静音方法与视觉导航的准确性和执行时间,目前视像导航被视为艺术的状态;我们进行了一项幻门研究,17名外科医生在拟用隐喻法或传统视觉导航方法的指导下,在腰脊脊部执行冰棒螺丝放置任务。结果显示,拟议的方法与艺术状态一样准确,同时减少了外科医生在定向外科手术期间的自然导航重点。

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