基于可变形配准的增强现实引导在头颈部肿瘤切除中的应用
图像与视频处理
2025-11-03 v2 计算机视觉与模式识别
摘要
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）是实体恶性肿瘤中复发率最高的疾病之一。通过改善阳性切缘定位可以降低复发率。切除标本的冷冻切片分析（FSA）是术中切缘评估的金标准。然而，由于复杂的 3D 解剖结构以及切除标本的显著收缩，基于 FSA 结果将切缘准确地从标本重新定位到切除部位仍然具有挑战性。我们提出了一种新颖的可变形配准框架，利用切除前标本的上表面和切除后的部位，将厚度信息纳入配准过程。所提方法显著改善了目标配准误差（TRE），展示了对较厚标本的增强适应性。在舌标本中，所提框架相比先前的可变形配准将 TRE 提高了最多 33%。值得注意的是，舌标本具有复杂的 3D 解剖结构，与其他头颈部标本（如颊部和皮肤）相比具有最高的临床意义。我们分析了不同标本中独特的变形行为，强调了需要定制化的变形策略。为了进一步辅助术中可视化，我们还将该框架与基于增强现实的自动对齐系统集成。组合系统能够准确且自动地将变形的 3D 标本网格与阳性切缘标注叠加到切除部位上。通过一项涉及两位外科医生的 AR 引导框架试点研究，集成系统将外科医生的平均目标重定位误差从 9.8 cm 降低到 4.8 cm。
引用
@article{arxiv.2503.08802,
title = {Augmented Reality-based Guidance with Deformable Registration in Head and Neck Tumor Resection},
author = {Qingyun Yang and Fangjie Li and Jiayi Xu and Zixuan Liu and Sindhura Sridhar and Whitney Jin and Jennifer Du and Jon Heiselman and Michael Miga and Michael Topf and Jie Ying Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.08802},
year = {2025}
}
备注
Accepted at MICCAI 2025