論文の概要: Creating a Digital Twin of Spinal Surgery: A Proof of Concept

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.16736v2
• Date: Wed, 22 May 2024 08:34:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-25 05:59:52.781574
• Title: Creating a Digital Twin of Spinal Surgery: A Proof of Concept
• Title（参考訳）: 脊椎手術のデジタル双眼鏡 : 概念実証
• Authors: Jonas Hein, Frédéric Giraud, Lilian Calvet, Alexander Schwarz, Nicola Alessandro Cavalcanti, Sergey Prokudin, Mazda Farshad, Siyu Tang, Marc Pollefeys, Fabio Carrillo, Philipp Fürnstahl,
• Abstract要約: 手術デジタル化は、現実世界の手術の仮想レプリカを作成するプロセスである。 脊椎外科手術に応用した手術デジタル化のための概念実証(PoC)を提案する。 5台のRGB-Dカメラを外科医の動的3D再構成に、ハイエンドカメラを解剖学の3D再構成に、赤外線ステレオカメラを手術器具追跡に、レーザースキャナーを手術室の3D再構成とデータ融合に使用した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.37190859183663
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Surgery digitalization is the process of creating a virtual replica of real-world surgery, also referred to as a surgical digital twin (SDT). It has significant applications in various fields such as education and training, surgical planning, and automation of surgical tasks. In addition, SDTs are an ideal foundation for machine learning methods, enabling the automatic generation of training data. In this paper, we present a proof of concept (PoC) for surgery digitalization that is applied to an ex-vivo spinal surgery. The proposed digitalization focuses on the acquisition and modelling of the geometry and appearance of the entire surgical scene. We employ five RGB-D cameras for dynamic 3D reconstruction of the surgeon, a high-end camera for 3D reconstruction of the anatomy, an infrared stereo camera for surgical instrument tracking, and a laser scanner for 3D reconstruction of the operating room and data fusion. We justify the proposed methodology, discuss the challenges faced and further extensions of our prototype. While our PoC partially relies on manual data curation, its high quality and great potential motivate the development of automated methods for the creation of SDTs.
• Abstract（参考訳）: 手術デジタル化(英: surgery digitalization)とは、現実世界の手術の仮想レプリカを作成する過程であり、手術デジタルツイン(SDT)とも呼ばれる。 教育や訓練、手術計画、手術作業の自動化など、様々な分野で大きな応用がある。 さらに、SDTは機械学習手法の理想的な基盤であり、トレーニングデータの自動生成を可能にする。 本稿では,前生体脊髄手術に応用した手術用デジタル化のための概念実証(PoC)を提案する。 提案したデジタル化は,手術シーン全体の形状と外観の獲得とモデル化に焦点を当てている。 5台のRGB-Dカメラを外科医の動的3D再構成に、ハイエンドカメラを解剖学の3D再構成に、赤外線ステレオカメラを手術器具追跡に、レーザースキャナーを手術室の3D再構成とデータ融合に使用した。 提案手法を正当化し,プロトタイプの課題とさらなる拡張について議論する。 当社のPoCは部分的に手動のデータキュレーションに依存していますが、その高品質で大きなポテンシャルは、SDTを作成するための自動メソッドの開発を動機付けています。

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