使用超声波和立体摄影仪对肩骨进行非接触式跟踪
Ahmed Sewify1,2, Maxence Lavaill2,3, Dermot O'Rourke2,3
1School of Clinical Sciences, Queensland University of Technology, Gardens Point Campus, Brisbane, QLD, Australia.
Frontiers in bioengineering and biotechnology
|February 21, 2025
概括
这项研究表明,3D超声波和运动捕捉可以跟踪肩骨. 连贯点漂移 (CPD) 证明在3D超声波骨跟踪中比代最接近点 (ICP) 更准确.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 医疗成像医学成像
- 整形外科 整形外科 整形外科
背景情况:
- 肩骨的非侵入性跟踪对于理解生物力学和改善手术干预至关重要.
- 现有的方法可能缺乏准确性或需要侵入性程序.
- 将3D超声波与运动捕捉集成为动态骨跟踪提供了一种新的方法.
研究的目的:
- 评估3D超声波 (美国) 成像系统的可行性和准确性,结合运动捕捉,用于非侵入性跟踪肩骨.
- 为了评估系统在控制的尸体肩膀模型中的性能,在各种手臂高度 (低,中,高) 上进行评估.
主要方法:
- 3D骨形状被记录在从3D美国数据细分的表面补丁上.
- 在 silico 分析中,Iterative Closest Point (ICP) 和 Coherent Point Drift (CPD) 注册算法进行了比较.
- 尸体实验验证了3D US在不同手臂位置上的追踪精度.
主要成果:
- 与ICP相比,一致点漂移 (CPD) 在模拟中表现出更高的准确性,尽管计算时间较长.
- 在模拟中,手腕和肩膀跟踪的根平均平方误差 (RMSE) 低于1毫米.
- 活体CPD注册错误范围从2毫米 (大腿骨,低升) 到27.5毫米 (大骨,高升).
结论:
- 该研究成功地证明了在模拟和尸体环境中使用3D US和运动捕获来跟踪肩骨的可行性和准确性.
- 对于此应用,CPD出现了比ICP更合适的注册方法.
- 虽然对动态骨跟踪有希望,但目前的3D美国技术可能需要进一步开发以获得最佳性能.
