정확성과 접근성을 높이는 자원 제한 환경을 위한 모바일 증강현실 벤트리큘로스토미 솔루션

핵심 개념

자원 제한 환경에서 벤트리큘로스토미 수술의 정확성과 접근성을 크게 향상시키는 모바일 기반 증강현실 시스템 iSurgARy를 제안한다.

초록

이 연구는 자원 제한 환경에서 벤트리큘로스토미 수술의 정확성과 접근성을 높이기 위한 모바일 기반 증강현실 시스템 iSurgARy를 소개한다.

벤트리큘로스토미는 뇌압 증가를 관리하는 데 필수적인 신경외과 시술이지만, 기존 기법으로는 30% 이상의 카테터 삽입 실패율을 보인다. 이는 심각한 합병증을 초래할 수 있다. 이를 해결하기 위해 iSurgARy는 LiDAR 기반 랜드마크 등록을 통해 정확한 수술 안내를 제공한다.

iSurgARy의 개발 과정에는 사용자 중심 설계 접근법이 적용되었다. 초기 사용성 평가에서 10명의 대학원생 참여자들이 iSurgARy의 사용성과 학습 용이성을 긍정적으로 평가했다. 이후 11명의 HCI 전문가와 임상 전문가들이 참여한 평가에서는 RMSE 2.54mm ± 0.46, SUS 80.95%, NASA TLX 41.1의 결과를 보여 iSurgARy의 정확성, 사용성, 인지적 부하가 우수한 것으로 나타났다.

iSurgARy는 기존 영상 유도 신경외과 시스템에 비해 비용 효율적이고 휴대성이 뛰어나며 전문가 수준의 설정이 필요하지 않아 자원 제한 환경에서도 활용할 수 있다. 향후 임상 평가를 통해 실제 수술 환경에서의 성능을 검증하고 개선해 나갈 계획이다.

통계

"벤트리큘로스토미 시술 시 기존 기법으로는 30% 이상의 카테터 삽입 실패율을 보인다."
"iSurgARy의 RMSE는 2.54mm ± 0.46로 나타났다."

인용구

"Wow. I think you have the gist of it. Simple and quick registration and very responsive tracking. Sign me up. When would you like to test this in a clinical setting?"
"I would like to use the iPad, but I think the residents will prefer the iPhone form factor as they can just pull it out of their pocket."
"Superb user-friendly and easy-to-use tool for the task at hand. It will be a valuable adjunct towards the safe and timely placement of EVDs."

핵심 통찰 요약

iSurgARy: A mobile augmented reality solution for ventriculostomy in resource-limited settings

by Zahra Asadi,... 게시일 arxiv.org 10-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2410.00001.pdf

더 깊은 질문

자원 제한 환경에서 iSurgARy 이외의 다른 기술적 솔루션은 무엇이 있을까?

자원 제한 환경에서 사용할 수 있는 다른 기술적 솔루션으로는 NousNav와 MARIN과 같은 저비용의 모바일 기반 신경 내비게이션 시스템이 있습니다. NousNav는 저렴한 오프더셸프 부품을 사용하여 약 6,000달러에 구축할 수 있으며, 직관적인 인터페이스와 쉬운 수술 중 제어 기능을 제공합니다. MARIN은 iPad 기반의 증강 현실 내비게이션 시스템으로, 외부 광학 추적기를 필요로 하지만, 저비용으로 신경 수술을 지원할 수 있는 가능성을 보여줍니다. 또한, VentroAR와 같은 혼합 현실 시스템도 있으며, 이는 HoloLens를 사용하여 수술자가 뇌실을 찾는 데 도움을 주고, 수술의 정확성을 높이는 데 기여합니다. 이러한 시스템들은 iSurgARy와 유사하게 자원 제한 환경에서의 신경 수술의 접근성을 높이는 데 기여할 수 있습니다.

iSurgARy의 정확성을 더 높이기 위해 어떤 추가적인 기술적 접근이 필요할까?

iSurgARy의 정확성을 높이기 위해서는 몇 가지 기술적 접근이 필요합니다. 첫째, LiDAR를 활용한 보다 밀집된 포인트 클라우드 캡처를 통해 환자의 3D 모델을 생성하고, 이를 기반으로 더 정밀한 등록을 수행할 수 있습니다. 둘째, 실시간으로 바늘의 변형 데이터를 통합하여 바늘 삽입 시 발생할 수 있는 오차를 줄이는 방법을 고려해야 합니다. 셋째, 다중 선택 기능을 도입하여 동일한 지점에서 여러 번 선택하여 사용자 간 변동성을 평가하고, 선택된 포인트의 중심을 등록의 기준점으로 사용할 수 있습니다. 마지막으로, QR 코드 없이도 카테터를 추적할 수 있는 컴퓨터 비전 기술 개발이 필요합니다. 이러한 접근들은 iSurgARy의 전반적인 정확성을 향상시키는 데 기여할 것입니다.

iSurgARy의 사용성과 인지적 부하를 개선하기 위해 어떤 방향으로 발전시켜 나갈 수 있을까?

iSurgARy의 사용성과 인지적 부하를 개선하기 위해서는 몇 가지 방향으로 발전할 수 있습니다. 첫째, 사용자 인터페이스(UI)를 더욱 직관적으로 설계하여 사용자가 쉽게 내비게이션할 수 있도록 해야 합니다. 예를 들어, 시각적 피드백을 강화하고, 단계별 안내를 제공하여 사용자가 각 단계에서 무엇을 해야 하는지 명확히 이해할 수 있도록 합니다. 둘째, 사용자 경험(UX) 연구를 통해 실제 수술 환경에서의 피드백을 수집하고, 이를 바탕으로 지속적인 개선을 진행해야 합니다. 셋째, 사용자의 인지적 부하를 줄이기 위해 AR 시각화의 정보를 간소화하고, 필수적인 정보만을 제공하여 사용자가 집중할 수 있는 환경을 조성해야 합니다. 마지막으로, 모바일 장비를 고정할 수 있는 거치대를 개발하여 수술 중 두 손을 자유롭게 사용할 수 있도록 하여 작업의 효율성을 높이는 것도 중요한 발전 방향이 될 것입니다. 이러한 개선은 iSurgARy의 전반적인 사용성을 높이고, 수술 중 인지적 부담을 줄이는 데 기여할 것입니다.