基于探头上的视觉和IMU系统的自由手3D超声波成像
Weizhen He1, Bingshuai Zhao1, Yongjin Zhou2
1School of Biomedical Engineering, Shenzhen University Medical School, Shenzhen University, Shenzhen, China.
Ultrasound in medicine & biology
|May 3, 2024
概括
这项研究引入了一种通过整合摄像头和惯性传感器来实现强大的自由手3D超声波 (美国) 成像的新系统. 该方法提高了探针跟踪的准确性,改善了临床环境中的3D US重建质量.
科学领域:
- 医疗成像医学成像
- 机器人和控制系统 机器人和控制系统
- 传感器融合式传感器
背景情况:
- 自由手3D超声波 (美国) 对于临床诊断至关重要,但通常依赖于易受环境干扰的外部跟踪设备.
- 现有的追踪方法由于光学遮蔽和电磁干扰而面临局限性,影响诊断准确度.
研究的目的:
- 通过在美国探测器上集成视觉和惯性测量单元 (IMU) 来开发一个强大的和有效的自由手3D超声系统.
- 在具有挑战性的成像环境中克服外部跟踪系统的局限性.
主要方法:
- 在美国探测器上集成了双眼镜摄像头和IMU,用于同时获取数据.
- 在Lie组 (UKF-LG) 模型上开发了一种紧密合的无气味卡尔曼波器,以融合视觉和惯性数据,用于探测器运动估计.
- 使用基于voxel的空洞填充方法进行3D美国体积数据重建.
主要成果:
- 拟议的系统实现了3.78mm的低累积位误差和0.36°的定向误差.
- 高质量的3D美国图像在幻影和现实世界的临床场景中成功重建.
- 与传统的自由手3D美国方法相比,证明了增强的稳定性和有效性.
结论:
- 集成的多传感器方法显著提高了自由手3D超声波的稳定性和有效性.
- 未来的工作将集中在完善多传感器融合以提高准确性和稳定性,旨在提高临床适用性.
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