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医療画像/セグメンテーションarXiv:2512.07596

セグメンテーションを超えて:ロボット手術におけるSAM 3のセグメンテーション・3D知覚・再構成のベンチマーク評価

More than Segmentation: Benchmarking SAM 3 for Segmentation, 3D Perception, and Reconstruction in Robotic Surgery

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ロボット支援手術を対象に、SAM 3のゼロショットセグメンテーションとSAM 3Dの深度再構成をEndoVisやSCAREDなどのベンチマークで評価し、空間プロンプトでは改善が見られる一方、言語プロンプトや動的手術シーンには課題が残ることを示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボット支援手術における SAM 3 と SAM 3D の性能を実証評価する研究 - 対象は zero-shot segmentation、dynamic video tracking、language prompt segmentation、depth reconstruction - ベンチマークは MICCAI EndoVis 2017、EndoVis 2018、SCARED、StereoMIS、EndoNeRF - 2D 画像からの 3D anatomical structure 再構成も検討

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 前身の SAM、SAM 2 と比較して spatial prompt 下の image/video segmentation で明確な改善 - SAM 3 は language-based segmentation を新たに統合 - SAM 3D は monocular depth estimation と 3D instrument reconstruction を実現 - 従来の SAM 系より多様な prompt(point、bounding box、language)に対応

3. 技術・手法の肝は?

- SAM 3 の zero-shot segmentation を point および bounding box prompt で評価 - dynamic video tracking と language prompt segmentation の有効性を検討 - SAM 3D の depth reconstruction 能力を調査し、2D 画像から 3D anatomical structure を再構成 - 手術シーンデータを処理する能力を検証

4. どうやって有効だと検証した?

- MICCAI EndoVis 2017 と EndoVis 2018 ベンチマークで画像・動画セグメンテーションを評価 - SCARED、StereoMIS、EndoNeRF で SAM 3D の zero-shot 評価を実施 - monocular depth estimation と 3D instrument reconstruction の性能を確認 - 複雑で動的な手術シーンにおける限界も明らかにした

5. 議論はある?

- language prompt は手術領域では現状性能が不十分 - 領域特化の追加学習が必要と指摘 - SAM 3D は複雑で highly dynamic な手術シーンで限界が残る - 要旨からはその他の議論は不明

6. 次に読むべき論文は?

- SAM 2(比較対象として言及) - SAM(比較対象として言及) - MICCAI EndoVis 2017 / EndoVis 2018(ベンチマーク) - SCARED、StereoMIS、EndoNeRF(評価データセット)

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Wenzhen Dong, Jieming Yu, Yiming Huang, Hongqiu Wang, Lei Zhu, Albert C. S. Chung, Hongliang Ren, Long Bai

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

The recent SAM 3 and SAM 3D have introduced significant advancements over the predecessor, SAM 2, particularly with the integration of language-based segmentation and enhanced 3D perception capabilities. SAM 3 supports zero-shot segmentation across a wide range of prompts, including point, bounding box, and language-based prompts, allowing for more flexible and intuitive interactions with the model. In this empirical evaluation, we assess the performance of SAM 3 in robot-assisted surgery, benchmarking its zero-shot segmentation with point and bounding box prompts and exploring its effectiveness in dynamic video tracking, alongside its newly introduced language prompt segmentation. While language prompts show potential, their performance in the surgical domain is currently suboptimal, highlighting the need for further domain-specific training. Additionally, we investigate SAM 3D's depth reconstruction abilities, demonstrating its capacity to process surgical scene data and reconstruct 3D anatomical structures from 2D images. Through comprehensive testing on the MICCAI EndoVis 2017 and EndoVis 2018 benchmarks, SAM 3 shows clear improvements over SAM and SAM 2 in both image and video segmentation under spatial prompts, while the zero-shot evaluations of SAM 3D on SCARED, StereoMIS, and EndoNeRF indicate strong monocular depth estimation and realistic 3D instrument reconstruction, yet also reveal remaining limitations in complex, highly dynamic surgical scenes.

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