基于Vuforia的卵圆孔穿刺增强现实导航系统可行性研究

目的基于Vuforia开发一套颅底卵圆孔增强现实穿刺导航系统,初步探索该系统的可行性。方法获取一组薄层头颅CT图像数据,将图像以DICOM格式导入3D Slicer5.2.1软件中分割出皮肤、骨骼等三维可视化模型,并设计穿刺路径,建立穿刺针模型。将分割好的模型导入Unity3D软件中进行增强现实导航功能以及人机交互开发。再将三维重建的皮肤模型导入Vuforia三维模型目标构建工具中转换为Model Target。最后使用3D打印机打印皮肤轮廓及颅骨模型制作穿刺模具,由4名有卵圆孔穿刺经验的医生和10名无经验的医生分别独立进行5次AR引导穿刺,统计两组医生穿刺花费的时间及5 min内穿刺成功率。结果该穿刺导航系统成功识别了3D打印模具,并将虚拟模型精准稳定地融合在模具表面,医生可以通过屏幕直接观察到颅内骨骼、血管等解剖结构以及穿刺针的位置和角度。人机交互功能可以改变虚拟三维结构的透明度、颜色等属性。两组医生穿刺花费的时间为(3.52±2.78)min,5 min穿刺成功率为86%;其中有经验组穿刺时间(3.27±1.98)min,5 min成功率为95%;无经验组穿刺时间(3.77±2.57)min,5 min穿刺成功率为82%。结论基于Vuforia开发的穿刺导航系统可以实现颅底卵圆孔的定位及穿刺导航,借助该系统医生可以更快速、更直观地学习和实施颅底卵圆孔穿刺。