Capsule robot pose and mechanism state detection in ultrasound using attention-based hierarchical deep learning
Notice bibliographique
Résumé
Ingestible robotic capsules with locomotion capabilities and on-board sampling mechanism have great potential for non-invasive diagnostic and interventional use in the gastrointestinal tract. Real-time tracking of capsule location and operational state is necessary for clinical application, yet remains a significant challenge. To this end, we propose an approach that can simultaneously determine the mechanism state and in-plane 2D pose of millimeter capsule robots in an anatomically representative environment using ultrasound imaging. Our work proposes an attention-based hierarchical deep learning approach and adapts the success of transfer learning towards solving the multi-task tracking problem with limited dataset. To train the neural networks, we generate a representative dataset of a robotic capsule within ex-vivo porcine stomachs. Experimental results show that the accuracy of capsule state classification is 97%, and the mean estimation errors for orientation and centroid position are 2.0 degrees and 0.24 mm (1.7% of the capsule's body length) on the hold-out test set. Accurate detection of the capsule while manipulated by an external magnet in a porcine stomach and colon is also demonstrated. The results suggest our proposed method has the potential for advancing the wireless capsule-based technologies by providing accurate detection of capsule robots in clinical scenarios.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 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 ».