論文の概要: Monocular Microscope to CT Registration using Pose Estimation of the Incus for Augmented Reality Cochlear Implant Surgery

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.07219v1
• Date: Tue, 12 Mar 2024 00:26:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-13 23:25:09.910025
• Title: Monocular Microscope to CT Registration using Pose Estimation of the Incus for Augmented Reality Cochlear Implant Surgery
• Title（参考訳）: 拡張現実人工内耳手術用インカスのポーズ推定を用いた単眼顕微鏡によるct画像診断
• Authors: Yike Zhang, Eduardo Davalos, Dingjie Su, Ange Lou, Jack H. Noble
• Abstract要約: 本研究では, 外部追跡装置を必要とせず, 2次元から3次元の観察顕微鏡映像を直接CTスキャンに登録する手法を開発した。 その結果, x, y, z軸の平均回転誤差は25度未満, 翻訳誤差は2mm, 3mm, 0.55%であった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8909273404657556
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: For those experiencing severe-to-profound sensorineural hearing loss, the cochlear implant (CI) is the preferred treatment. Augmented reality (AR) aided surgery can potentially improve CI procedures and hearing outcomes. Typically, AR solutions for image-guided surgery rely on optical tracking systems to register pre-operative planning information to the display so that hidden anatomy or other important information can be overlayed and co-registered with the view of the surgical scene. In this paper, our goal is to develop a method that permits direct 2D-to-3D registration of the microscope video to the pre-operative Computed Tomography (CT) scan without the need for external tracking equipment. Our proposed solution involves using surface mapping of a portion of the incus in surgical recordings and determining the pose of this structure relative to the surgical microscope by performing pose estimation via the perspective-n-point (PnP) algorithm. This registration can then be applied to pre-operative segmentations of other anatomy-of-interest, as well as the planned electrode insertion trajectory to co-register this information for the AR display. Our results demonstrate the accuracy with an average rotation error of less than 25 degrees and a translation error of less than 2 mm, 3 mm, and 0.55% for the x, y, and z axes, respectively. Our proposed method has the potential to be applicable and generalized to other surgical procedures while only needing a monocular microscope during intra-operation.
• Abstract（参考訳）: 重度から重度の感音難聴の患者に対しては、人工内耳(CI)が好ましい。 Augmented Reality (AR) は、CIの処置や聴覚効果を改善する可能性がある。 一般的に、画像誘導手術のARソリューションは、手術現場の視界に隠れた解剖などの重要な情報をオーバーレイし、共同登録できるように、手術前の計画情報をディスプレイに登録する光学的トラッキングシステムに依存している。 本稿では,顕微鏡画像の2次元から3次元への直接的登録を,外部追跡装置を必要とせずにCTスキャンに行う手法を開発することを目的とする。 提案手法は, 外科的記録におけるインカスの一部の表面マッピングを用いて, 遠近法(PnP)アルゴリズムを用いてポーズ推定を行うことにより, 手術顕微鏡に対して, この構造のポーズを決定することを含む。 この登録は、他の解剖学の術前のセグメンテーションや、この情報をARディスプレイに登録するための計画された電極挿入軌跡に適用することができる。 その結果, x, y, z軸の平均回転誤差は25度未満, 翻訳誤差は2mm, 3mm, 0.55%であった。 本手法は術中単分子顕微鏡を必要とせず,他の外科手術に応用および一般化できる可能性を有する。

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