正確かつアクセス性の高いマーカーレスニューロナビゲーションへの道

arXiv:2602.07052v1 告知タイプ：新規 要約：ニューロナビゲーションは、頭部周りの器具の正確な配置を支援する経頭磁気刺激などの手術や介入を導き込むために、医学・生物学的研究で広く使用されています。しかし、従来のシステムは被験者装着型のマーカーに依存しており、手動での登録が必要であり、手技の進行中に移動する可能性があり、不快感を伴うことがあります。私たちは、高額なハードウェアと物理的なマーカーを、立体視野と深度センサーを備えた低コストの可視光および赤外光カメラと、顔の幾何学モデルを組み合わせたアルゴリズムに基づくアプローチを取り入れ、評価しました。50 人の被験者を対象とした検証により、最も性能の良いマーカーレスアルゴリズムの追跡誤差の中央値は、従来のマーカーベースのシステムと比較して 2.32 mm および 2.01° でした。これは、経頭磁気刺激に必要な十分な精度を示唆し、既往のマーカーレスの結果に対する著しい改善であることを示しています。結果は、各種カメラセンサーからのデータを統合することで全体精度をさらに向上できることを示唆しています。提案されたマーカーレスニューロナビゲーション方法は、セットアップコストと複雑性の削減、患者の快適性の向上、および医療・研究現場におけるニューロナビゲーションへのアクセスの拡大をもたらす可能性があります。

arXiv:2602.07052v1 Announce Type: new Abstract: Neuronavigation is widely used in biomedical research and interventions to guide the precise placement of instruments around the head to support procedures such as transcranial magnetic stimulation. Traditional systems, however, rely on subject-mounted markers that require manual registration, may shift during procedures, and can cause discomfort. We introduce and evaluate markerless approaches that replace expensive hardware and physical markers with low-cost visible and infrared light cameras incorporating stereo and depth sensing combined with algorithmic modeling of the facial geometry. Validation with $50$ human subjects yielded a median tracking discrepancy of only $2.32$ mm and $2.01{\deg}$ for the best markerless algorithms compared to a conventional marker-based system, which indicates sufficient accuracy for transcranial magnetic stimulation and a substantial improvement over prior markerless results. The results suggest that integration of the data from the various camera sensors can improve the overall accuracy further. The proposed markerless neuronavigation methods can reduce setup cost and complexity, improve patient comfort, and expand access to neuronavigation in clinical and research settings.