論文の概要: VDSB-GWSyn: Diffusion Schrödinger Bridge for Controllable and Anatomically Feasible Guidewire Synthesis in Coronary Angiography
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.00109v1
- Date: Wed, 27 May 2026 01:35:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-02 21:34:27.962308
- Title: VDSB-GWSyn: Diffusion Schrödinger Bridge for Controllable and Anatomically Feasible Guidewire Synthesis in Coronary Angiography
- Title(参考訳): VDSB-GWSyn:Diffusion Schrödinger Bridge for controllable and anatomically Feasible Guidewire Synthesis in Coronary angiography (特集 血管新生と血管新生)
- Authors: Haoyuan Tang, Zhuo Zhang, Jialin Li, Shuai Xiao, Jiachen Yang,
- Abstract要約: ガイドワイヤによるアノテートCAG画像の不足と既存のガイドワイヤ合成モデルの適応性の制限は、ガイドワイヤエンドポイントローカライゼーションの重要なボトルネックのままである。
複雑な解剖学的背景下での制御可能な高忠実なガイドワイヤサンプルの合成を可能にするモデルベースフレームワークであるVDSB-GWSynを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 26.313258921160664
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Coronary guidewire endpoint localization is a fundamental capability for computer-assisted PCI, and its importance increases as robot-assisted PCI is progressively adopted to reduce operator radiation exposure. However, the scarcity of annotated CAG images with guidewires and the limited adaptability of existing guidewire synthesis models remain key bottlenecks for guidewire endpoint localization. To address this issue, we propose VDSB-GWSyn, a Diffusion Schrödinger Bridge (DSB) model-based framework, enabling synthesis of controllable, high-fidelity guidewire samples under complex anatomical backgrounds. VDSB-GWSyn first uses our shape prior algorithm to learn the basic guidewire geometry. It then generates guidewire masks under constraints imposed by the vessel segmentation masks and outputs the corresponding endpoint coordinates. Finally, it synthesizes realistic guidewire samples on real CAG images using DSB conditioned with SPADE. Experimental results show that the guidewire samples synthesized by VDSB-GWSyn achieve favorable ROI-FID and ROI-KID, as well as high IPR scores. In addition, incorporating our synthesized data for synthetic pre-training followed by real fine-tuning substantially improves downstream guidewire endpoint localization, reducing MPE from 16.01~px to 7.71~px and increasing PCK at 3~px from 52.63\% to 86.27\%, leading to more clinically reliable deployment of robot-assisted guidewire delivery systems. Moreover, the core design philosophy of controllable device synthesis with strict background preservation and anatomical feasibility constraints has the potential to transfer to other interventional device perception tasks where annotated data are scarce.
- Abstract(参考訳): 冠状ガイドワイヤエンドポイントのローカライゼーションはコンピュータ支援PCIの基本的な機能であり、ロボット支援PCIが演算子放射線被曝を減らすために徐々に採用されるにつれてその重要性が増す。
しかし、ガイドワイヤによる注釈付きCAG画像の不足と、既存のガイドワイヤ合成モデルの適応性の制限は、ガイドワイヤエンドポイントのローカライゼーションの鍵となるボトルネックである。
本稿では,複雑な解剖学的背景下での制御可能な高忠実なガイドワイヤサンプルの合成を可能にする拡散シュレーディンガーブリッジ(DSB)モデルベースフレームワークであるVDSB-GWSynを提案する。
VDSB-GWSynは、まず、我々の形状事前アルゴリズムを使用して、基本的なガイドワイヤ形状を学習する。
その後、容器セグメンテーションマスクの制約の下でガイドワイヤマスクを生成し、対応するエンドポイント座標を出力する。
最終的に、SPADEで条件付きDSBを用いて、実際のCAG画像上のリアルなガイドワイヤサンプルを合成する。
実験結果から, VDSB-GWSynで合成したガイドワイヤは, ROI-FID, ROI-KID, 高いIRPスコアが得られた。
さらに, 合成前訓練用データと実微調整用データを組み合わせることにより, 下流ガイドワイヤエンドポイントのローカライゼーションが大幅に向上し, MPEが16.01〜pxから7.71〜pxに減少し, PCKが52.63~86.27~%に増加し, ロボット支援ガイドワイヤデリバリーシステムの信頼性が向上した。
さらに、厳密な背景保存と解剖学的実現性制約を備えた制御可能なデバイス合成のコア設計哲学は、注釈付きデータが不足している他の介入デバイス認識タスクに転送する可能性がある。
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