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基于HoloLens的增强现实手术导航系统研究

     
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目的开发基于HoloLens的AR手术导航系统,分析影响此系统误差的因素,定量探究各个因素对误差的影响程度,为降低此类导航系统的误差明确侧重点。方法以Unity3D为开发平台开发的手术导航系统实现了3种三维注册方法:基于识别图三维注册、三点注册和手动注册。从人因工程的角度出发,结合临床医生手术操作行为、HoloLens性能和临床使用环境三方面分析影响误差的可能因素,即三维注册方法、头部转动、周围人数和观测角度。将这些因素设置为3个水平,设计正交实验验证并测量不同因素、不同水平下每次实验的误差大小,通过方差分析确定影像程度是否显著。结果导航系统3种注册方法平均误差值为4.16 mm,4个因素产生的误差量分别为3.88 mm、0.91 mm、4.77 mm和3.38 mm。结论系统能够实现导航功能但存在一定误差,误差影响程度由大到小依次为头部转动、三维注册方法、周围人数和观测角度,其中头部转动和三维注册方法具有显著性影响。本研究可为基于HoloLens的AR手术导航系统误差的降低和交互方式的设计提供新的思路。

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