混合現実性鼻腔内視鏡検査のための3Dプリントモデルを使用した仮想機能内視鏡下洞手術シミュレーション

患者の個々の解剖学に関する外科医の知識は、頭蓋骨ベースの手術で重要です。研修生と経験豊富な外科医は、外科的シミュレーションの恩恵を受けることができます。ただし、現在のモデルは高価であり、広く使用するために非現実的です。この研究では、次世代の混合現実外科シミュレーターを報告します。3次元（3D）モデルの重要な解剖学的構造をセグメント化して、モジュール式教育ツールを開発しました。次に、3Dプリントされた内視鏡を追跡可能な仮想現実（VR）コントローラーとして利用したナビゲーション追跡システムを開発し、1 cm以内のVRおよび3Dプリントの頭蓋骨モデルの精度を検証しました。VRと拡張現実の視覚キューを3D物理モデルと組み合わせて、副鼻腔内視鏡検査をシミュレートし、セグメント化された構造をリアルタイムで強調しました。このレポートは、VRと3Dプリントモデルを組み合わせた混合現実シミュレーターが実行可能であり、低コストでカスタマイズ可能な教育ツールとして有用であることが証明される可能性があるという証拠を提供します。

The surgeon's knowledge of a patient's individual anatomy is critical in skull base surgery. Trainees and experienced surgeons can benefit from surgical simulation; however, current models are expensive and impractical for widespread use. In this study, we report a next-generation mixed-reality surgical simulator. We segmented critical anatomic structures for 3-dimensional (3D) models to develop a modular teaching tool. We then developed a navigation tracking system utilizing a 3D-printed endoscope as a trackable virtual-reality (VR) controller and validated the accuracy on VR and 3D-printed skull models within 1 cm. We combined VR and augmented-reality visual cues with our 3D physical model to simulate sinus endoscopy and highlight segmented structures in real time. This report provides evidence that a mixed-reality simulator combining VR and 3D-printed models is feasible and may prove useful as an educational tool that is low cost and customizable.