面向 3D 超声重建的统一平台与质量保证框架：基于机器人、光学与电磁跟踪
计算机视觉与模式识别
2026-03-23 v1 机器人学
图像与视频处理
摘要
三维 (3D) 超声 (US) 可促进诊断、治疗计划和图像引导治疗。然而，当前研究很少提供体积精度和可重复性的全面评估，凸显了针对使用自由手或机器人获取的跟踪 3D US 重建需要稳健的质量保证 (QA) 框架。这项研究提出了 3D US 重建的 QA 框架和一个灵活的开源平台，用于跟踪 US 研究。一个定制的幽灵体包含具有不同对称性的几何包含物，enable 对 3D US 在不同扫描速度和 insonation 角度下的光学、电磁和机器人运动学跟踪进行直接评估。一个标准化管道在无 GPU 加速下进行实时分割和 3D 重建几何目标 (DSC = 0.97, FPS = 46)，随后进行自动注册和与真实几何的比较。应用该框架显示，我们的机器人 3D US 实现了最先进的重建性能 (DSC-3D = 0.94 ± 0.01, HD95 = 1.17 ± 0.12)，接近换能器施加的空间分辨率限制。该工作建立了一个灵活的实验平台和可复现的验证方法论，支持 3D 超声在诊断和图像引导治疗应用中的安全有效临床转化。
引用
@article{arxiv.2603.20077,
title = {A Unified Platform and Quality Assurance Framework for 3D Ultrasound Reconstruction with Robotic, Optical, and Electromagnetic Tracking},
author = {Lewis Howell and Manisha Waterston and Tze Min Wah and James H. Chandler and James R. McLaughlan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.20077},
year = {2026}
}
备注
This work has been submitted to the IEEE for possible publication