用于神经外科介入的近实时 Mueller 偏振图像处理
图像与视频处理
2024-03-21 v1
摘要
宽场成像 Mueller 偏振测量是计算机辅助介入中一种革命性的、无标记且无创的模态：在神经外科中，它旨在从导出参数中提供白质纤维束方向的可视化反馈。传统上，稳健的偏振参数是在对每对探测偏振光和检测偏振光的多强度测量进行平均后估算出来的。然而，长时间的多重拍摄平均与实时体内成像不兼容，且当前偏振数据处理的性能阻碍了其向临床实践的转化。一种基于学习的去噪框架专为快速、单次拍摄、含噪的偏振强度采集而设计。此外，还开发了性能优化的图像处理工具，用于推导临床相关参数。在伪高斯偏振采集噪声的假设下，该组合能够从快速采集中以近实时性能恢复准确的偏振参数。该去噪框架在包含不同条件下无肿瘤和患病人脑样本的实验数据上进行了训练、验证和测试。与最先进方法和高质量偏振图像质量标准相比，准确性和图像质量指标在快速单次去噪的测试数据上显示出显著改善。报告了端到端处理的计算时间。端到端图像处理在局部视场下实现了实时性能。去噪后的偏振强度产生了明显清晰的神经元纤维束方向模式，符合参考偏振图像质量标准；在肿瘤病变的情况下保持了方向破坏。所提出的进展为新型、无标记、介入反馈在肿瘤神经外科领域的可行转化铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2403.00893,
title = {Near-Real-Time Mueller Polarimetric Image Processing for Neurosurgical Intervention},
author = {Stefano Moriconi and Omar Rodriguez-Nunez and Romane Gros and Leonard A. Felger and Theoni Maragkou and Ekkehard Hewer and Angelo Pierangelo and Tatiana Novikova and Philippe Schucht and Richard McKinley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.00893},
year = {2024}
}