基于单平面 X 光束和 2D-3D 配准的动态关节评估的 4D 虚拟成像平台
计算机视觉与模式识别
2025-08-25 v1
摘要
常规 CT 无法捕捉动态、负重关节运动。功能评估，特别是手术后评估，需要四维（4D）成像，但现有方法受限于剂量过高或 2D 技术提供空间信息不完整。我们提出了一个集成的 4D 关节分析平台，包括：（1）具备可编程、无轨道架构的双机器人臂锥束 CT（CBCT）系统，用于优化站立扫描轨迹；（2）融合静态 3D CBCT 与动态 2D X 光的混合成像管线，采用基于深度学习的预处理、3D-2D 投影和迭代优化；（3）经过临床验证的定量运动学评估框架。在模拟研究中，该方法实现了 0.235 mm 的亚体素精度，成功率达 99.18%，优于常规和最新配准方法。在临床评估中，进一步证明了对髌骨 plateau 运动和中侧方位变异的准确量化，适用于术后全髌关节置换（TKA）患者。该 4D CBCT 平台实现了快速、准确且剂量低的动态关节成像，为生物力学研究、精密诊断和个性化骨科护理提供了新机遇。
引用
@article{arxiv.2508.16138,
title = {4D Virtual Imaging Platform for Dynamic Joint Assessment via Uni-Plane X-ray and 2D-3D Registration},
author = {Hao Tang and Rongxi Yi and Lei Li and Kaiyi Cao and Jiapeng Zhao and Yihan Xiao and Minghai Shi and Peng Yuan and Yan Xi and Hui Tang and Wei Li and Zhan Wu and Yixin Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.16138},
year = {2025}
}