Accuracy estimation and improvement of surgical navigation system based on error probability distribution and error propagation model

基于误差概率分布和误差传播模型的手术导航系统精度估计与改进

基本信息

批准号：
22K12838
负责人：
小野木真哉
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

令和4年度では，ナビゲーションの誤差解析の中でも，術者がナビゲーション画面を目視して術具位置を合わせる際の人的要因についてモデル化をし，人的要因を考慮した誤差推定値が実験結果と一致するか評価を行った．人的要因については画面上の計画線と術具線の位置および姿勢の誤差の認識できる確率（弁別能）として定義した．これは，誤差を認識できた場合，ナビゲーション画面に基づいて術具位置を調整するため，誤差を認識できなかった場合に誤差として残るからである．被験者に対して，弁別能の測定を行った結果，個人差がありつつも全ての被験者において弁別能はシグモイド曲線でモデル化できることを確認した．次に，弁別能を用いた誤差解析手法について検討した．術具が計画に対して，ある誤差の時のナビゲーション画面へ投影を計算し，その投影結果に対して弁別能から誤差検出確率を算出する．これを十分な範囲の術具位置・姿勢に対して求めることで，術具の位置・姿勢誤差に対する誤差確率マップを得ることができる．この確率を重みとした誤差の事情平均平方根を求めることで誤差推定値を得ることができる．ナビゲーションに基づいた術具の位置合わせ精度と推定値を比較することで，本モデルの評価を行った．結果より，様々な投影方向に対しモデルと実験結果は非常によく一致し，弁別能を含む誤差解析が適切であることが確認された．以上の結果を国内学会で発表1件と，国際会議・論文（査読中）を進めている．

在2022年，在导航误差分析中，当操作员在视觉上观看导航屏幕并对齐手术工具时，我们对人为因素进行了建模，并评估了是否考虑到人为因素与实验结果相吻合的错误估计。人为因素被定义为可以在屏幕上特征线和加工工具线的位置和姿势中识别的概率（可区分性）。这是因为如果识别错误，则根据导航屏幕调整工具的位置，因此，如果未识别错误，则将仍然是错误。由于测量受试者的歧视能力，我们证实，尽管个体差异，但仍可以在所有受试者的Sigmoid曲线上建模歧视能力。接下来，我们使用歧视能力研究了一种错误分析方法。该工具在有一定的错误时在导航屏幕上计算计划的投影，并根据投影结果的区分能力计算错误检测概率。通过计算足够的位置和姿势范围，可以获得误差概率图和该工具的姿势误差的误差图。可以通过使用此概率作为权重来计算错误情况的平方根来获得错误估计。通过比较基于导航和估计值的工具定位的准确性来评估该模型。结果证实，模型和实验结果与各种投影方向非常匹配，并且包括歧视能力在内的错误分析是合适的。上述结果之一是在国内会议上提出的，以及国际会议和论文（在同行评审下）。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ヒト弁別能を用いた仮想フルオロナビゲーションの誤差解析

利用人类辨别能力的虚拟荧光导航误差分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
李　誠鎬;杉本　佳彦;加藤　且也;櫻井　誠;永田　夫久江;永田夫久江;川田奈緒子;川田奈緒子;浜口由里，有田朗人，井田歩美，平博順;岩男悠真;川田奈緒子;川田奈緒子;Nishiyama A;Yuki Sekiguchi;八島嘉希，小野木真哉，中島義和
通讯作者：
八島嘉希，小野木真哉，中島義和