MatchMorph:一个实时的手术前和手术内可变形图像注册框架,用于MRI指导手术
Xinhao Bai1, Hongpeng Wang1, Yanding Qin1
1College of Artificial Intelligence, Nankai University, Tianjin, 300350, China; Engineering Research Center of Trusted Behavior Intelligence, Ministry of Education, Nankai University, Tianjin, 300350, China; Institute of Intelligence Technology and Robotic Systems, Shenzhen Research Institute of Nankai University, Shenzhen, 518083, China.
Computers in biology and medicine
|August 9, 2024
概括
通过增强低分辨率的手术内MRI并准确地将其与手术前扫描对齐,提高手术精度,MatchMorph使MRI引导手术的实时可变形图像注册 (DIR) 成为可能.
科学领域:
- 医学成像医学成像
- 手术机器人手术机器人手术机器人手术机器人
- 图像的注册 图像的注册
背景情况:
- 在MRI兼容的手术机器人的进步需要实时可变形图像记录 (DIR) 准确的手术前和手术内MRI对齐.
- 现有的方法在维度不匹配,分辨率差异,非刚性变形和实时处理需求方面扎.
研究的目的:
- 介绍MatchMorph,一个新的实时DIR框架,专门用于记录低分辨率的手术内MRI和高分辨率的手术前MRI.
- 为了应对在外科导航中分辨率差异和维度不匹配的挑战.
主要方法:
- 一个超分辨率网络增强了手术内MRI分辨率,以匹配手术前扫描.
- 一个快速匹配算法优化了在手术前数据中的手术内MRI定位.
- 一个基于交叉注意力的双流DIR网络执行实时的非刚性变形校正.
主要成果:
- 在IXI和OASIS数据集上,MatchMorph比最先进的TransMorph取得了更高的性能,由较低的豪斯多夫距离 (HD) 和平均对称表面距离 (ASD) 得分证明.
- 该框架显示了大约280ms的快速推断速度.
- 实验验证实了该框架在处理模拟低分辨率手术内MRI数据方面的有效性.
结论:
- 该MatchMorph框架有效和高效地执行实时可变形图像登记,用于MRI引导的外科应用.
- 提出的方法成功地解决了在注册手术前和手术内MRI扫描的关键挑战.
- MatchMorph提供了一个有前途的解决方案,以提高MRI引导的机器人手术的准确性和安全性.
