Error analysis of marker‐based object localization using a single‐plane XRII
Notice bibliographique
Résumé
The role of imaging and image guidance is increasing in surgery and therapy, including treatment planning and follow-up. Fluoroscopy is used for two-dimensional (2D) guidance or localization; however, many procedures would benefit from three-dimensional (3D) guidance or localization. Three-dimensional computed tomography (CT) using a C-arm mounted x-ray image intensifier (XRII) can provide high-quality 3D images; however, patient dose and the required acquisition time restrict the number of 3D images that can be obtained. C-arm based 3D CT is therefore limited in applications for x-ray based image guidance or dynamic evaluations. 2D-3D model-based registration, using a single-plane 2D digital radiographic system, does allow for rapid 3D localization. It is our goal to investigate-over a clinically practical range-the impact of x-ray exposure on the resulting range of 3D localization precision. In this paper it is assumed that the tracked instrument incorporates a rigidly attached 3D object with a known configuration of markers. A 2D image is obtained by a digital fluoroscopic x-ray system and corrected for XRII distortions (+/- 0.035 mm) and mechanical C-arm shift (+/- 0.080 mm). A least-square projection-Procrustes analysis is then used to calculate the 3D position using the measured 2D marker locations. The effect of x-ray exposure on the precision of 2D marker localization and on 3D object localization was investigated using numerical simulations and x-ray experiments. The results show a nearly linear relationship between 2D marker localization precision and the 3D localization precision. However, a significant amplification of error, nonuniformly distributed among the three major axes, occurs, and that is demonstrated. To obtain a 3D localization error of less than +/- 1.0 mm for an object with 20 mm marker spacing, the 2D localization precision must be better than +/- 0.07 mm. This requirement was met for all investigated nominal x-ray exposures at 28 cm FOV, and for all but the lowest two at 40 cm FOV. However, even for those two nominal exposures, the expected 3D localization error is less than +/- 1.2 mm. The tracking precision was +/- 0.65 mm for the out-of-plane translations, +/- 0.05 mm for in-plane translations, and +/- 0.05 degrees for the rotations. The root mean square (RMS) difference between the true and projection-Procrustes calculated location was 1.07 mm. It is believed these results show the potential of this technique for dynamic evaluations or real-time image guidance using a single x-ray source and XRII detector.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».