Augmented Reality in Neurosurgery: A Review of Current Concepts and Emerging Applications

• Published in: Canadian journal of neurological sciences Vol. 44; no. 3; pp. 235 - 245
• Main Authors: Guha, Daipayan, Alotaibi, Naif M., Nguyen, Nhu, Gupta, Shaurya, McFaul, Christopher, Yang, Victor X.D.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: New York, USA Cambridge University Press 01.05.2017
• Subjects: Accuracy; Augmented reality; Brain Diseases - diagnostic imaging; Brain Diseases - surgery; Camcorders; Cameras; Humans; Image Processing, Computer-Assisted - methods; Image Processing, Computer-Assisted - trends; Magnetic resonance imaging; Neurosurgery; Neurosurgical Procedures - methods; Neurosurgical Procedures - trends; Registration; Review Articles; Spinal Diseases - diagnostic imaging; Spinal Diseases - surgery; Surgery; Surgery, Computer-Assisted - methods; Surgery, Computer-Assisted - trends; User-Computer Interface; Virtual Reality; augmented reality; virtual reality; neuronavigation; image guidance
• ISSN: 0317-1671; 2057-0155
• DOI: 10.1017/cjn.2016.443

Augmented reality (AR) superimposes computer-generated virtual objects onto the user’s view of the real world. Among medical disciplines, neurosurgery has long been at the forefront of image-guided surgery, and it continues to push the frontiers of AR technology in the operating room. In this systematic review, we explore the history of AR in neurosurgery and examine the literature on current neurosurgical applications of AR. Significant challenges to surgical AR exist, including compounded sources of registration error, impaired depth perception, visual and tactile temporal asynchrony, and operator inattentional blindness. Nevertheless, the ability to accurately display multiple three-dimensional datasets congruently over the area where they are most useful, coupled with future advances in imaging, registration, display technology, and robotic actuation, portend a promising role for AR in the neurosurgical operating room. Réalité augmentée en neurochirurgie : revue des concepts actuels et applications émergeantes. La réalité augmentée (RA) superpose des objets virtuels générés par ordinateur à la vision du monde réel de l’utilisateur. Parmi les disciplines médicales, la neurochirurgie a longtemps été à l’avant-garde de la chirurgie guidée par imagerie et continue de repousser les frontières de la technologie de RA en salle d’opération. Nous avons procédé à une revue systématique afin d’explorer l’histoire de la technologie de RA en neurochirurgie et nous avons examiné la littérature portant sur les applications neurochirurgicales actuelles de la RA. Il existe des défis importants dans ce domaine dont l’erreur d’alignement, la perception altérée de la profondeur, l’asynchronie temporelle visuelle et tactile et l’aveuglement due à l’inattention de l’opérateur. Néanmoins, la capacité de permettre une visualisation précise de multiples ensembles de données tridimensionnelles de façon congruente sur la zone où elles sont le plus utiles, couplée à des progrès qui seront réalisés en imagerie, en inscription, en technologie d’affichage et en actionnement robotique laisse entrevoir un rôle prometteur de la RA en salle d’opération neurochirurgicale.