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Enregistrement W2732397834 · doi:10.1002/mp.12441

Real‐time registration of 3D to 2D ultrasound images for image‐guided prostate biopsy

2017· article· en· W2732397834 sur OpenAlexaff
Derek J. Gillies, Lori Gardi, Tharindu De Silva, Shuang-Ren Zhao, Aaron Fenster

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSoft Robotics and Applications
Établissements canadiensCentre for Imaging Technology CommercializationWestern University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceFiducial markerImage registrationMotion compensationProstate biopsyArtificial intelligenceComputer visionImaging phantomMatch movingMedicineProstateRadiologyMotion (physics)CancerImage (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: During image-guided prostate biopsy, needles are targeted at tissues that are suspicious of cancer to obtain specimen for histological examination. Unfortunately, patient motion causes targeting errors when using an MR-transrectal ultrasound (TRUS) fusion approach to augment the conventional biopsy procedure. This study aims to develop an automatic motion correction algorithm approaching the frame rate of an ultrasound system to be used in fusion-based prostate biopsy systems. Two modes of operation have been investigated for the clinical implementation of the algorithm: motion compensation using a single user initiated correction performed prior to biopsy, and real-time continuous motion compensation performed automatically as a background process. METHODS: Retrospective 2D and 3D TRUS patient images acquired prior to biopsy gun firing were registered using an intensity-based algorithm utilizing normalized cross-correlation and Powell's method for optimization. 2D and 3D images were downsampled and cropped to estimate the optimal amount of image information that would perform registrations quickly and accurately. The optimal search order during optimization was also analyzed to avoid local optima in the search space. Error in the algorithm was computed using target registration errors (TREs) from manually identified homologous fiducials in a clinical patient dataset. The algorithm was evaluated for real-time performance using the two different modes of clinical implementations by way of user initiated and continuous motion compensation methods on a tissue mimicking prostate phantom. RESULTS: After implementation in a TRUS-guided system with an image downsampling factor of 4, the proposed approach resulted in a mean ± std TRE and computation time of 1.6 ± 0.6 mm and 57 ± 20 ms respectively. The user initiated mode performed registrations with in-plane, out-of-plane, and roll motions computation times of 108 ± 38 ms, 60 ± 23 ms, and 89 ± 27 ms, respectively, and corresponding registration errors of 0.4 ± 0.3 mm, 0.2 ± 0.4 mm, and 0.8 ± 0.5°. The continuous method performed registration significantly faster (P < 0.05) than the user initiated method, with observed computation times of 35 ± 8 ms, 43 ± 16 ms, and 27 ± 5 ms for in-plane, out-of-plane, and roll motions, respectively, and corresponding registration errors of 0.2 ± 0.3 mm, 0.7 ± 0.4 mm, and 0.8 ± 1.0°. CONCLUSIONS: The presented method encourages real-time implementation of motion compensation algorithms in prostate biopsy with clinically acceptable registration errors. Continuous motion compensation demonstrated registration accuracy with submillimeter and subdegree error, while performing < 50 ms computation times. Image registration technique approaching the frame rate of an ultrasound system offers a key advantage to be smoothly integrated to the clinical workflow. In addition, this technique could be used further for a variety of image-guided interventional procedures to treat and diagnose patients by improving targeting accuracy.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,289
Écart entre enseignants0,273 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations27
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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