Estimación directa de la postura auto-supervisada para el seguimiento basado en la visión en la broncoscopia guiada

Área de la Ciencia:

• Imágenes médicas
• La robótica
• Visión por computadora

Sus antecedentes:

• El seguimiento basado en la visión (VBT) tiene como objetivo mejorar el seguimiento electromagnético (EMT) resolviendo la divergencia CT-to-body en la broncoscopia.
• Los métodos actuales de VBT que utilizan nubes de puntos de mapa de profundidad enfrentan ambigüedades de registro debido a la geometría similar de las vías respiratorias.
• La estimación directa de la postura (DPE) ofrece una solución potencial evitando los mapas de profundidad para la localización del broncoscopio en las tomografías computarizadas.

Objetivo del estudio:

• Introducir y validar un nuevo método de auto-supervisión de la estimación de la postura directa (SS-DPE) para la VBT mejorada en la broncoscopia.
• Evaluar la precisión de la localización y la identificación anatómica de la etiqueta del SS-DPE en comparación con los métodos convencionales de DPE.
• Evaluar el impacto de las funciones de pérdida específicas, como la pérdida de consistencia de la postura, en el rendimiento de la localización.

Principales métodos:

• Desarrolló un algoritmo DPE auto-supervisado (SS-DPE) que incorpora una máscara de corrupción de píxeles y funciones de pérdida de consistencia.
• Implementó una técnica para refinar las predicciones de postura hacia las líneas centrales de las vías aéreas, mitigando la deriva de la localización.
• Se evaluó el rendimiento del SS-DPE utilizando fantasmas pulmonares de origen humano, comparando las tasas de error de localización y identificación de etiquetas anatómicas con el DPE basado en 3cGAN.

Principales resultados:

• El SS-DPE logró un error de localización medio estadísticamente significativo (20,9±7,5 mm) en comparación con el 3cGAN (27,7±12,6 mm) (p=0,014).
• El SS-DPE mostró una mejora marginal, no significativa, en la identificación de las etiquetas anatómicas de las vías respiratorias (55,1±20,0% frente a 48,7±26,3%, p=0,505).
• La función de pérdida de consistencia de la postura fue identificada como crucial para lograr una localización precisa.

Conclusiones:

• El método propuesto SS-DPE demuestra una precisión de localización superior para VBT en broncoscopia navegada.
• La validación en fantasmas de origen humano realista confirma el potencial de SS-DPE para reducir los errores de localización.
• SS-DPE ofrece un avance prometedor para mejorar la seguridad y la eficacia de las intervenciones broncoscópicas guiadas por imágenes.