利用地标检测从不完整分割中重建三维腰椎模型
图像与视频处理
2024-12-09 v1 计算机视觉与模式识别
摘要
患者特异性三维脊柱模型是脊柱治疗和手术规划以及生物力学和生物医学研究中载荷条件分析的基础。尽管成像技术取得了进步，但由于成像方式的局限性（如平面X射线）以及体积医学图像中某些脊柱结构（如棘突或横突）的缺失，完整三维脊柱模型的重建常常面临挑战。在本研究中，我们提出了一种新颖、准确且省时的方法，用于从分割的磁共振图像（MRI）中获得的不完整三维椎体重建完整的三维腰椎模型。在我们的方法中，我们使用仿射变换将人工椎骨模型与患者特异性的不完整椎骨对齐。变换矩阵由椎骨地标推导而来，这些地标在椎骨终板上自动检测。我们的评估结果表明所执行的配准具有高精度，平均点到模型距离为1.95毫米。此外，在评估椎骨形态学和椎间特性时，我们的方法在功能性脊柱单元（FSUs）的角度上显示出3.4度的平均绝对误差（MAE），强调了其在单个椎骨变换过程中保持关键脊柱特征的有效性。我们的方法在仅0.14秒内完成整个腰椎（L1至L5节段）的配准，展示了其时间效率。临床相关性：从诸如分割等不完整输入数据中快速准确地重建脊柱模型，为脊柱诊断、治疗规划和脊柱医疗保健解决方案的开发中的许多应用奠定了基础。
关键词
引用
@article{arxiv.2412.05065,
title = {Reconstruction of 3D lumbar spine models from incomplete segmentations using landmark detection},
author = {Lara Blomenkamp and Ivanna Kramer and Sabine Bauer and Kevin Weirauch and Dietrich Paulus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.05065},
year = {2024}
}