論文の概要: An Endoscopic Chisel: Intraoperative Imaging Carves 3D Anatomical Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.11840v1
- Date: Mon, 19 Feb 2024 05:06:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-20 18:15:38.265903
- Title: An Endoscopic Chisel: Intraoperative Imaging Carves 3D Anatomical Models
- Title（参考訳）: 鏡視下キセル : 術中画像診断による3次元解剖モデル
- Authors: Jan Emily Mangulabnan, Roger D. Soberanis-Mukul, Timo Teufel, Manish
Sahu, Jose L. Porras, S. Swaroop Vedula, Masaru Ishii, Gregory Hager, Russell
H. Taylor, Mathias Unberath
- Abstract要約: 本稿では,術前の3次元解剖モデル更新のための第1のビジョンベースアプローチを提案する。
以上の結果より, 外科的進行過程における誤りの減少が示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.516340459721484
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Purpose: Preoperative imaging plays a pivotal role in sinus surgery where CTs
offer patient-specific insights of complex anatomy, enabling real-time
intraoperative navigation to complement endoscopy imaging. However, surgery
elicits anatomical changes not represented in the preoperative model,
generating an inaccurate basis for navigation during surgery progression.
Methods: We propose a first vision-based approach to update the preoperative
3D anatomical model leveraging intraoperative endoscopic video for navigated
sinus surgery where relative camera poses are known. We rely on comparisons of
intraoperative monocular depth estimates and preoperative depth renders to
identify modified regions. The new depths are integrated in these regions
through volumetric fusion in a truncated signed distance function
representation to generate an intraoperative 3D model that reflects tissue
manipulation.
Results: We quantitatively evaluate our approach by sequentially updating
models for a five-step surgical progression in an ex vivo specimen. We compute
the error between correspondences from the updated model and ground-truth
intraoperative CT in the region of anatomical modification. The resulting
models show a decrease in error during surgical progression as opposed to
increasing when no update is employed.
Conclusion: Our findings suggest that preoperative 3D anatomical models can
be updated using intraoperative endoscopy video in navigated sinus surgery.
Future work will investigate improvements to monocular depth estimation as well
as removing the need for external navigation systems. The resulting ability to
continuously update the patient model may provide surgeons with a more precise
understanding of the current anatomical state and paves the way toward a
digital twin paradigm for sinus surgery.
- Abstract（参考訳）: 目的:ctは複雑な解剖学の患者固有の洞察を提供し,リアルタイムの術中ナビゲーションにより内視鏡検査を補完する。
しかし, 術前モデルでは, 解剖学的変化は認められず, 手術進行時のナビゲーションに不正確な根拠が生じる。
方法: 術中内視鏡映像を応用した術前3次元解剖モデルを更新するための最初のビジョンベースアプローチを提案する。
術中単眼深度推定値と手術前深度図を比較して修正領域を同定した。
新しい深度は、組織操作を反映した術中3Dモデルを生成するために、切り離された符号付き距離関数表現の体積融合によってこれらの領域に統合される。
結果: 体外標本の5段階の手術進行のモデルを逐次更新することにより, アプローチを定量的に評価した。
本研究は, 解剖学的修正領域における術中CTと更新モデルからの対応の誤差を計算した。
結果として得られたモデルでは, 手術進行中の誤差が減少し, 更新を行わない場合には増大する。
結語: 術前の3次元解剖モデルでは, 副鼻腔手術の術中内視鏡映像を用いて更新できる可能性が示唆された。
今後の作業では,単眼深度推定の改善や,外部ナビゲーションシステムの必要性の排除が検討される予定である。
患者モデルを継続的に更新する能力は、外科医に現在の解剖学的状態をより正確に理解し、副鼻腔手術のためのデジタルツインパラダイムへの道を開く可能性がある。
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