論文の概要: TAToo: Vision-based Joint Tracking of Anatomy and Tool for Skull-base
Surgery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.14131v1
- Date: Thu, 29 Dec 2022 00:28:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-02 15:19:20.054991
- Title: TAToo: Vision-based Joint Tracking of Anatomy and Tool for Skull-base
Surgery
- Title（参考訳）: TAToo: 視力に基づく解剖の関節追跡とスカルベース手術用ツール
- Authors: Zhaoshuo Li, Hongchao Shu, Ruixing Liang, Anna Goodridge, Manish Sahu,
Francis X. Creighton, Russell H. Taylor, Mathias Unberath
- Abstract要約: 手術器具の3次元運動と患者解剖の追跡は,コンピュータ支援頭蓋底手術の基本的な要件である。
頭蓋底手術における手術器具と患者解剖を同時に追跡するTracker of Anatomy and Tool (TAToo)について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.593476860132712
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Purpose: Tracking the 3D motion of the surgical tool and the patient anatomy
is a fundamental requirement for computer-assisted skull-base surgery. The
estimated motion can be used both for intra-operative guidance and for
downstream skill analysis. Recovering such motion solely from surgical videos
is desirable, as it is compliant with current clinical workflows and
instrumentation. Methods: We present Tracker of Anatomy and Tool (TAToo). TAToo
jointly tracks the rigid 3D motion of patient skull and surgical drill from
stereo microscopic videos. TAToo estimates motion via an iterative optimization
process in an end-to-end differentiable form. For robust tracking performance,
TAToo adopts a probabilistic formulation and enforces geometric constraints on
the object level. Results: We validate TAToo on both simulation data, where
ground truth motion is available, as well as on anthropomorphic phantom data,
where optical tracking provides a strong baseline. We report sub-millimeter and
millimeter inter-frame tracking accuracy for skull and drill, respectively,
with rotation errors below 1{\deg}. We further illustrate how TAToo may be used
in a surgical navigation setting. Conclusion: We present TAToo, which
simultaneously tracks the surgical tool and the patient anatomy in skull-base
surgery. TAToo directly predicts the motion from surgical videos, without the
need of any markers. Our results show that the performance of TAToo compares
favorably to competing approaches. Future work will include fine-tuning of our
depth network to reach a 1 mm clinical accuracy goal desired for surgical
applications in the skull base.
- Abstract（参考訳）: 目的: 手術器具の3次元運動と患者解剖の追跡は, コンピュータ支援頭蓋底手術の基本的な要件である。
推定動作は術中指導と下流スキル分析の両方に使用できる。
このような動きを外科的ビデオからのみ回収することが望ましい。
方法: Anatomy and Tool (TAToo) のトラッカーを提示する。
TATooは、患者の頭蓋骨の硬い3D動作と、立体ビデオからの外科的ドリルを共同で追跡する。
TATooは、エンドツーエンドの微分可能な形式で反復最適化プロセスを通じて動きを推定する。
堅牢なトラッキング性能のために、TATooは確率的定式化を採用し、オブジェクトレベルでの幾何学的制約を強制する。
結果: 地上の真理運動が利用可能であるシミュレーションデータと, 光学的追跡が強力なベースラインを提供する擬人化ファントムデータの両方で, TATooを検証した。
頭蓋骨とドリルのサブミリ波とミリ波間トラッキング精度をそれぞれ1{\deg}以下で報告した。
さらに,手術ナビゲーションにおけるTATooの使用方法について述べる。
結語: 当科では, 頭蓋底手術における手術器具と患者解剖の同時追跡を行った。
TATooは、マーカーを必要とせずに、手術ビデオから直接動きを予測する。
以上の結果から,TATooの性能は競合するアプローチと良好に比較できることがわかった。
将来の研究には、頭蓋底の外科的応用に必要な1mmの臨床精度目標を達成するために、深度ネットワークの微調整が含まれる。
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