論文の概要: Real-time volumetric free-hand ultrasound imaging for large-sized organs: A study of imaging the whole spine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.00058v1
• Date: Mon, 25 Nov 2024 06:40:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-08 08:17:54.000878
• Title: Real-time volumetric free-hand ultrasound imaging for large-sized organs: A study of imaging the whole spine
• Title（参考訳）: 大型臓器における実時間容積自由手超音波像 : 脊椎全像の検討
• Authors: Caozhe Li, Enxiang Shen, Haoyang Wang, Yuxin Wang, Jie Yuan, Li Gong, Di Zhao, Weijing Zhang, Zhibin Jin,
• Abstract要約: 3次元超音波イメージングは、構造観察と測定における従来の2次元超音波イメージングの限界を克服することができる。 大型臓器の体積超音波画像撮影は, 長い取得時間, 避けられない患者の動き, 3D特徴認識などの困難に直面している。 以上の課題に最適化された実時間容積自由手超音波画像システムを提案し,その臨床診断に応用した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.706228114101464
• License:
• Abstract: Three-dimensional (3D) ultrasound imaging can overcome the limitations of conventional two dimensional (2D) ultrasound imaging in structural observation and measurement. However, conducting volumetric ultrasound imaging for large-sized organs still faces difficulties including long acquisition time, inevitable patient movement, and 3D feature recognition. In this study, we proposed a real-time volumetric free-hand ultrasound imaging system optimized for the above issues and applied it to the clinical diagnosis of scoliosis. This study employed an incremental imaging method coupled with algorithmic acceleration to enable real-time processing and visualization of the large amounts of data generated when scanning large-sized organs. Furthermore, to deal with the difficulty of image feature recognition, we proposed two tissue segmentation algorithms to reconstruct and visualize the spinal anatomy in 3D space by approximating the depth at which the bone structures are located and segmenting the ultrasound images at different depths. We validated the adaptability of our system by deploying it to multiple models of ultra-sound equipment and conducting experiments using different types of ultrasound probes. We also conducted experiments on 6 scoliosis patients and 10 normal volunteers to evaluate the performance of our proposed method. Ultrasound imaging of a volunteer spine from shoulder to crotch (more than 500 mm) was performed in 2 minutes, and the 3D imaging results displayed in real-time were compared with the corresponding X-ray images with a correlation coefficient of 0.96 in spinal curvature. Our proposed volumetric ultrasound imaging system might hold the potential to be clinically applied to other large-sized organs.
• Abstract（参考訳）: 3次元超音波イメージングは、構造観察と測定における従来の2次元超音波イメージングの限界を克服することができる。 しかし, 大規模臓器に対する超音波画像検査は, 長い取得時間, 避けられない患者の動き, 3次元特徴認識などの困難に直面している。 本研究では,上述の課題に最適化された実時間容積自由手超音波画像システムを提案し,その臨床診断に応用した。 本研究では,大規模臓器のスキャン時に発生する大量のデータのリアルタイム処理と可視化を実現するために,インクリメンタルイメージング法とアルゴリズムアクセラレーションを併用した。 さらに, 画像特徴認識の難しさに対処するため, 骨構造が位置する深さを近似し, 超音波像を異なる深さで分割することにより, 3次元空間における脊髄解剖の再構築と可視化を行う2つの組織分割アルゴリズムを提案した。 超音波探傷装置の複数モデルに配置し, 異なる種類の超音波プローブを用いて実験を行うことにより, システムの適合性を検証した。 また, 自験例6例, 健常者10例を対象に, 提案法の性能評価を行った。 肩部から肩部へのボランティア脊椎(500mm以上)の超音波画像撮影を2分で行い, 実時間で表示した3D画像と対応するX線画像との相関係数0.96の相関係数を比較した。 提案法は,他の大規模臓器に臨床応用できる可能性を秘めている。

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