在腹腔镜肝脏手术中进行内科患者特异体积重建和3D可视化

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 手术技术 手术技术
• 计算解剖学的计算解剖学

背景情况:

• 最少侵入性手术,特别是腹腔镜肝脏手术,由于手术前成像和手术内环境之间的解剖学差异,面临着挑战.
• 肺上皮质,患者的定位和仪器操纵在手术期间显著改变肝脏解剖学,使准确的可视化复杂化.

研究的目的:

• 开发和评估一种用于腹腔镜肝脏手术中手术场景的手术内3D重建的方法,而不会破坏手术工作流程.
• 通过在超声波采集过程中补偿肝脏变形来提高3D重建的准确性.

主要方法:

• 一种新的技术,结合了从跟踪的腹腔镜视频中的神经辐射场 (NeRF) 重建与3D超声波复合.
• 使用临床腹腔镜肝脏切除数据集,包括光学跟踪,腹腔镜和超声波视频以及手术前/手术内CT扫描.
• 开发一种解决方案来纠正超声波数据采集过程中施加压力引起的肝脏变形.

主要成果:

• 提出的方法实现了手术场景的精确3D重建,包括血管和瘤.
• 与手术内CT相比,对肝脏变形的补偿显著提高了3D重建的准确性.
• 在超声波和腹腔镜数据上训练的统一NeRF模型使实时视图合成成为可能.

结论:

• 开发的技术为腹腔镜肝脏手术中的手术内3D场景重建提供了一个非破坏性的解决方案.
• 从NeRF合成的实时视觉信息可以提高外科医生在复杂的手术过程中的理解和导航.
• 这种方法有望改善最小侵入性肝脏干预手术的外科结果.