Geometric calibration of a mobile C‐arm for intraoperative cone‐beam CT
Notice bibliographique
Résumé
A geometric calibration method that determines a complete description of source-detector geometry was adapted to a mobile C-arm for cone-beam computed tomography (CBCT). The non-iterative calibration algorithm calculates a unique solution for the positions of the source (X(s), Y(s), Z(s)), detector (X(d), Y(d), Z(d)), piercing point (U(o), V(o)), and detector rotation angles (phi, theta, eta) based on projections of a phantom consisting of two plane-parallel circles of ball bearings encased in a cylindrical acrylic tube. The prototype C-arm system was based on a Siemens PowerMobil modified to provide flat-panel CBCT for image-guided interventions. The magnitude of geometric nonidealities in the source-detector orbit was measured, and the short-term (approximately 4 h) and long-term (approximately 6 months) reproducibility of the calibration was evaluated. The C-arm exhibits large geometric nonidealities due to mechanical flex, with maximum departures from the average semicircular orbit of deltaU(o) = 15.8 mm and deltaV(o) = 9.8 mm (for the piercing point), deltaX and deltaY = 6-8 mm and deltaZ = 1 mm (for the source and detector), and deltaphi approximately 2.9 degrees, deltatheta approximately 1.9 degrees, and delta eta approximately 0.8 degrees (for the detector tilt/rotation). Despite such significant departures from a semicircular orbit, these system parameters were found to be reproducible, and therefore correctable by geometric calibration. Short-term reproducibility was < 0.16 mm (subpixel) for the piercing point coordinates, < 0.25 mm for the source-detector X and Y, < 0.035 mm for the source-detector Z, and < 0.02 degrees for the detector angles. Long-term reproducibility was similarly high, demonstrated by image quality and spatial resolution measurements over a period of 6 months. For example, the full-width at half-maximum (FWHM) in axial images of a thin steel wire increased slightly as a function of the time (delta) between calibration and image acquisition: FWHM=0.62, 0.63, 0.66, 0.71, and 0.72 mm at delta = 0 s, 1 h, 1 day, 1 month, and 6 months, respectively. For ongoing clinical trials in CBCT-guided surgery at our institution, geometric calibration is conducted monthly to provide sufficient three-dimensional (3D) image quality while managing time and workflow considerations of the calibration and quality assurance process. The sensitivity of 3D image quality to each of the system parameters was investigated, as was the tolerance to systematic and random errors in the geometric parameters, showing the most sensitive parameters to be the piercing point coordinates (U(o), V(o)) and in-plane positions of the source (X(s), Y(s)) and detector (X(d), Y(d)). Errors in the out-of-plane position of the source (Z(s)) and detector (Z(d)) and the detector angles (phi, theta, eta) were shown to have subtler effects on 3D image quality.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».