Quantification of computational geometric congruence in surface-based registration for spinal intra-operative three-dimensional navigation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND CONTEXT: Computer-assisted navigation (CAN) may guide spinal instrumentation, and requires alignment of patient anatomy to imaging. Iterative closest-point (ICP) algorithms register anatomical and imaging surface datasets, which may fail in the presence of geometric symmetry (congruence), leading to failed registration or inaccurate navigation. Here we computationally quantify geometric congruence in posterior spinal exposures, and identify predictors of potential navigation inaccuracy. METHODS: Midline posterior exposures were performed from C1-S1 in four human cadavers. An optically-based CAN generated surface maps of the posterior elements at each level. Maps were reconstructed to include bilateral hemilamina, or unilateral hemilamina with/without the base of the spinous process. Maps were fitted to symmetrical geometries (cylindrical/spherical/planar) using computational modelling, and the degree of model fit quantified based on the ratio of model inliers to total points. Geometric congruence was subsequently assessed clinically in 11 patients undergoing midline exposures in the cervical/thoracic/lumbar spine for posterior instrumented fusion. RESULTS: In cadaveric testing, increased cylindrical/spherical/planar symmetry was seen in the high-cervical and subaxial cervical spine relative to the thoracolumbar spine (p<0.001). Extension of unilateral exposures to include the ipsilateral base of the spinous process decreased symmetry independent of spinal level (p<0.001). In clinical testing, increased cylindrical/spherical/planar symmetry was seen in the subaxial cervical relative to the thoracolumbar spine (p<0.001), and in the thoracic relative to the lumbar spine (p<0.001). Symmetry in unilateral exposures was decreased by 20% with inclusion of the ipsilateral base of the spinous process. CONCLUSIONS: Geometric congruence is most evident at C1 and the subaxial cervical spine, warranting greater vigilance in navigation accuracy verification. At all levels, inclusion of the base of the spinous process in unilateral registration decreases the likelihood of geometric symmetry and navigation error. This work is important to allow the extension of line-of-sight based registration techniques to minimally-invasive unilateral approaches.
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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 | 0,000 |
| 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 ».