走向可靠的AR引导外科导航:使用数据驱动的生物力学和提示符进行交互式变形建模.

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 计算机辅助手术 计算机辅助手术
• 生物机械建模 生物机械建模

背景情况:

• 增强现实 (AR) 手术导航依赖于精确的手术前器官模型,叠加到手术内解剖学上.
• 保持手术前模型与动态患者解剖学之间的一致性对于可靠的AR指导至关重要.
• 传统的有限元素方法 (FEM) 建模在计算上昂贵,并且在手术期间与显著的解剖变化作斗争.

研究的目的:

• 为AR引导手术开发一个计算效率高,准确的变形建模算法.
• 整合一个人-在-循环机制的交互式外科医生纠正解剖错位.
• 提高计算机辅助外科导航的可靠性和安全性.

主要方法:

• 开发了一种新的数据驱动生物力学算法,以保持FEM级准确度,提高计算效率.
• 引入了一个人入循环机制,允许外科医生提供实时模型校正的交互提示.
• 该算法在公开可用的数据集上进行了测试,以检测体积精度和注册错误.

主要成果:

• 拟议的算法实现了3.42mm的平均目标注册误差.
• 结合外科医生提示,将平均目标注册错误降低到2.78mm.
• 与最先进的方法相比,该框架显示出更高的体积精度.

结论:

• 开发的框架为AR引导手术提供了高效和准确的变形建模.
• 交互式外科医生协作增强了复杂的手术场景中的解剖模型适应性和准确性.
• 这种方法承诺更安全,更可靠的计算机辅助手术导航.