下一代外科导航:没有标记器的多视图6DoF对外科仪器的估计构成估计

科学领域:

• 计算机辅助手术是计算机辅助的手术.
• 手术机器人手术机器人手术机器人手术机器人
• 医疗图像分析 医学图像分析

背景情况:

• 传统的计算机视觉越来越多地用于手术,重点是取代基于标记器的仪器定位跟踪.
• 目前的单视图姿势估计方法缺乏外科导航所需的准确性.
• 无标记物6DoF (六度自由度) 姿势估计是计算机辅助手术研究的一个关键领域.

研究的目的:

• 调查多视图摄像头设置的好处,以准确且具有遮强度的6DoF估计手术仪器的位置.
• 推一个理想的摄像系统来应对手术室的挑战.
• 评估没有标记器的手术仪器跟踪的可行性,作为基于标记器的系统的替代方案.

主要方法:

• 开发了一个多视图RGB-D视频数据集,使用静态和头部安装摄像头对活体脊柱外科手术进行实验.
• 收集了关于外科医生,仪器和患者解剖学的丰富注释.
• 评估了最先进的单视图和多视图图像估计方法,分析了摄像头配置和数据限制.

主要成果:

• 在手术钻机中,平均位置误差为1.01mm,方向误差为0.89°.
• 在最佳条件下,螺丝刀的平均位置误差为2.79mm,定向误差为3.33°.
• 证明,与单视图方法相比,多视图系统可以提高姿势准确性,遮强度和通用性.

结论:

• 多视图设置为没有标记器的手术仪器跟踪提供了显著的优势.
• 拟议的多摄像头系统设计显示出临床应用的前景.
• 没有标记器的跟踪正在成为外科手术中基于标记器的现有系统的实用替代方案.