Evaluation of an Ultrasound-Based Navigation System for Spine Neurosurgery: A Porcine Cadaver Study
Notice bibliographique
Résumé
Background With the growing incidence of patients receiving surgical treatment for spinal metastatic tumours, there is a need for developing cost-efficient and radiation-free alternatives for spinal interventions. In this paper, we evaluate the capabilities and limitations of an image-guided neurosurgery (IGNS) system that uses intraoperative ultrasound (iUS) imaging for guidance. Methods Using a lumbosacral section of a porcine cadaver, we explored the impact of CT image resolution, ultrasound depth and ultrasound frequency on system accuracy, robustness and effectiveness. Preoperative CT images with an isotropic resolution of , and were acquired. During surgery, vertebrae L1 to L6 were exposed. For each vertebra, five iUS scans were acquired using two depth parameters (5 cm and 7 cm) and two frequencies (6 MHz and 12 MHz). A total of 120 acquisition trials were evaluated. Ultrasound-based registration performance is compared to the standard alignment procedure using intraoperative CT. We report target registration error (TRE) and computation time. In addition, the scans’ trajectories were analyzed to identify vertebral regions that provide the most relevant features for the alignment. Results For all acquisitions, the median TRE ranged from 1.42 mm to 1.58 mm and the overall computation time was 9.04 s ± 1.58 s. Fourteen out of 120 iUS acquisitions (11.66%) yielded a level-to-level mismatch (and these are included in the accuracy measurements reported). No significant effect on accuracy was found with CT resolution ( F (2,10) = 1.70, p = 0.232), depth ( F (1,5) = 0.22, p = 0.659) nor frequency ( F (1,5) = 1.02, p = 0.359). While misalignment increases linearly with the distance from the imaged vertebra, accuracy was satisfactory for directly adjacent levels. A significant relationship was found between iUS scan coverage of laminae and articular processes, and accuracy. Conclusion Intraoperative ultrasound can be used for spine surgery neuronavigation. We demonstrated that the IGNS system yield acceptable accuracy and high efficiency compared to the standard CT-based navigation procedure. The flexibility of the iUS acquisitions can have repercussions on the system performance, which are not fully identified. Further investigation is needed to understand the relationship between iUS acquisition and alignment performance.
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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 | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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 ».