基于术中植入基准标记与单视图荧光透视的快速自动髋臼周围截骨骨块位姿估计
计算机视觉与模式识别
2021-02-25 v3 图像与视频处理
摘要
准确且一致地在脑海中解读荧光透视以确定髋臼骨块在三维空间中的位置和方向是困难的。我们提出一种计算机辅助方法，使用单张荧光透视视图并快速报告髋臼骨块的位姿，无需任何用户输入或初始化。在术中但任何截骨之前，将两组金属滚珠轴承（BB）星座注入患者髂骨翼和外侧上耻骨支。一组位于预期的髋臼骨块上，另一组位于剩余的、更大的骨盆骨块上。使用三张荧光透视视图和与术前骨盆 CT 扫描的 2D/3D 配准重建每个 BB 的三维位置。通过在截骨和骨块移位后拍摄的单张荧光透视视图估计两组 BB 星座的运动，从而确定骨块的相对位姿。BB 检测与视图间对应关系在整个处理流程中自动计算。所提出的方法在从三具标本双侧进行的六次尸体手术收集的大量荧光透视图像上进行了评估。平均骨块旋转误差为 2.4 ± 1.0 度，平均平移误差为 2.1 ± 0.6 mm，平均 3D 外侧中心边缘角误差为 1.0 ± 0.5 度。单视图位姿估计的平均运行时间为 0.7 ± 0.2 秒。所提出的方法展现出与需要光学追踪系统或多视图带手动输入的 2D/3D 配准的其他最先进系统相似的精度。所报告的骨块位姿和外侧中心边缘角误差在准确的股骨头覆盖术中评估所需范围内。
引用
@article{arxiv.1910.10187,
title = {Fast and Automatic Periacetabular Osteotomy Fragment Pose Estimation Using Intraoperatively Implanted Fiducials and Single-View Fluoroscopy},
author = {Robert Grupp and Ryan Murphy and Rachel Hegeman and Clayton Alexander and Mathias Unberath and Yoshito Otake and Benjamin McArthur and Mehran Armand and Russell Taylor},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.10187},
year = {2021}
}
备注
Revised article to address reviewer comments. Under review for Physics in Medicine and Biology. Supplementary video at https://youtu.be/0E0U9G81q8g