Purpose: Digital twins are virtual interactive models of the real world, exhibiting identical behavior and properties. In surgical applications, computational analysis from digital twins can be used, for example, to enhance situational awareness. Methods: We present a digital twin framework for skull-base surgeries, named Twin-S, which can be integrated within various image-guided interventions seamlessly. Twin-S combines high-precision optical tracking and real-time simulation. We rely on rigorous calibration routines to ensure that the digital twin representation precisely mimics all real-world processes. Twin-S models and tracks the critical components of skull-base surgery, including the surgical tool, patient anatomy, and surgical camera. Significantly, Twin-S updates and reflects real-world drilling of the anatomical model in frame rate. Results: We extensively evaluate the accuracy of Twin-S, which achieves an average 1.39 mm error during the drilling process. We further illustrate how segmentation masks derived from the continuously updated digital twin can augment the surgical microscope view in a mixed reality setting, where bone requiring ablation is highlighted to provide surgeons additional situational awareness. Conclusion: We present Twin-S, a digital twin environment for skull-base surgery. Twin-S tracks and updates the virtual model in real-time given measurements from modern tracking technologies. Future research on complementing optical tracking with higher-precision vision-based approaches may further increase the accuracy of Twin-S.


翻译:数字双胞胎是真实世界的虚拟互动模型,具有相同的行为和特性。在外科应用中,数字双胞胎的计算分析可以用来提高局势意识。方法:我们为头骨基外科手术提供了一个名为双S的数码双胞胎框架,可以无缝地纳入各种图像指导干预措施。双胞胎将高精度光学跟踪和实时模拟结合起来。我们依靠严格的校正常规来确保数字双胞胎代表精确地模仿现实世界的所有过程。双胞胎模型和跟踪头骨基外科手术的关键组成部分,包括外科工具、病人解剖和手术相机。重要,双胞胎系统更新并反映骨质模型在框架率方面的真实世界钻探情况。结果:我们广泛评价双胞胎S的准确性,在钻探过程中平均出现1.39毫米的错误。我们进一步说明从不断更新的数字双胞胎中产生的分解面罩如何在混合的现实环境中增强外科显微镜视图的视角。骨质需要突出骨质,以便外科外科外科医生进一步了解情况、病人解剖面和外科相机。双胞检查双胞骨质调查。我们现在的双骨质智能研究基础-S虚拟智能跟踪研究基础。

1
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年1月24日
VIP会员
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员