論文の概要: Robust Self-Supervised Learning of Deterministic Errors in Single-Plane (Monoplanar) and Dual-Plane (Biplanar) X-ray Fluoroscopy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.00686v1
• Date: Fri, 3 Jan 2020 01:56:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-14 17:36:26.478381
• Title: Robust Self-Supervised Learning of Deterministic Errors in Single-Plane (Monoplanar) and Dual-Plane (Biplanar) X-ray Fluoroscopy
• Title（参考訳）: 単平面(単平面)と双平面(双平面)x線透視における決定論的誤差のロバスト自己教師あり学習
• Authors: Jacky C.K. Chow, Steven K. Boyd, Derek D. Lichti and Janet L. Ronsky
• Abstract要約: ビデオフレームレートでX線像を撮影する蛍光画像は、血管外科医や介入放射線技師によるカテーテル挿入を導くのに有利である。 ダイナミックな動きを非侵襲的に可視化することで、複雑な手術を患者に対してより少ない外傷で行うことができる。 本稿では,単平面および二重平面蛍光法に適した頑健な自己校正アルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7528170226206443
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fluoroscopic imaging that captures X-ray images at video framerates is advantageous for guiding catheter insertions by vascular surgeons and interventional radiologists. Visualizing the dynamical movements non-invasively allows complex surgical procedures to be performed with less trauma to the patient. To improve surgical precision, endovascular procedures can benefit from more accurate fluoroscopy data via calibration. This paper presents a robust self-calibration algorithm suitable for single-plane and dual-plane fluoroscopy. A three-dimensional (3D) target field was imaged by the fluoroscope in a strong geometric network configuration. The unknown 3D positions of targets and the fluoroscope pose were estimated simultaneously by maximizing the likelihood of the Student-t probability distribution function. A smoothed k-nearest neighbour (kNN) regression is then used to model the deterministic component of the image reprojection error of the robust bundle adjustment. The Maximum Likelihood Estimation step and the kNN regression step are then repeated iteratively until convergence. Four different error modeling schemes were compared while varying the quantity of training images. It was found that using a smoothed kNN regression can automatically model the systematic errors in fluoroscopy with similar accuracy as a human expert using a small training dataset. When all training images were used, the 3D mapping error was reduced from 0.61-0.83 mm to 0.04 mm post-calibration (94.2-95.7% improvement), and the 2D reprojection error was reduced from 1.17-1.31 to 0.20-0.21 pixels (83.2-83.8% improvement). When using biplanar fluoroscopy, the 3D measurement accuracy of the system improved from 0.60 mm to 0.32 mm (47.2% improvement).
• Abstract（参考訳）: ビデオフレームレートでX線像を撮影する蛍光画像は、血管外科医や介入放射線技師によるカテーテル挿入を導くのに有利である。 ダイナミックな動きを非侵襲的に可視化することで、複雑な手術を患者に対してより少ない外傷で行うことができる。 外科的精度を向上させるために、血管内手術は校正によるより正確な蛍光データから恩恵を受けることができる。 本稿では,単平面および双平面蛍光法に適したロバスト自己校正アルゴリズムを提案する。 フルオロスコープで3次元(3D)ターゲットフィールドを強力な幾何学的ネットワーク構成で撮像した。 学生t確率分布関数の確率を最大化することにより,ターゲットの未知の3次元位置と蛍光ポーズを同時に推定した。 次に、滑らかなk-ネアレスト近傍(knn)回帰を用いて、ロバストバンドル調整の像再投影誤差の決定論的成分をモデル化する。 最大類似度推定ステップとkNN回帰ステップは、収束するまで反復的に繰り返される。 トレーニング画像の量を変えながら、4つの異なる誤差モデリングスキームを比較した。 その結果,スムーズドkn回帰を用いることで,小型のトレーニングデータセットを用いて,人間専門家と同様の精度で蛍光検査における系統的誤りを自動的にモデル化できることが判明した。 全てのトレーニング画像を使用すると、3dマッピングの誤差は 0.61-0.83 mm から 0.04 mm に減らされ(94.2-95.7%改善)、2d再投影誤差は 1.17-1.31 から 0.20-0.21 ピクセルに減らされた(83.2-83.8%改善)。 両平面蛍光法を用いると、システムの3次元計測精度は 0.60 mm から 0.32 mm (47.2% 改善) に向上した。

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