We propose a spatio-temporal mixing kinematic data estimation method to estimate the shape of the colon with deformations caused by colonoscope insertion. Endoscope tracking or a navigation system that navigates physicians to target positions is needed to reduce such complications as organ perforations. Although many previous methods focused to track bronchoscopes and surgical endoscopes, few number of colonoscope tracking methods were proposed. This is because the colon largely deforms during colonoscope insertion. The deformation causes significant tracking errors. Colon deformation should be taken into account in the tracking process. We propose a colon shape estimation method using a Kinematic Spatio-Temporal data Mixer (KST-Mixer) that can be used during colonoscope insertions to the colon. Kinematic data of a colonoscope and the colon, including positions and directions of their centerlines, are obtained using electromagnetic and depth sensors. The proposed method separates the data into sub-groups along the spatial and temporal axes. The KST-Mixer extracts kinematic features and mix them along the spatial and temporal axes multiple times. We evaluated colon shape estimation accuracies in phantom studies. The proposed method achieved 11.92 mm mean Euclidean distance error, the smallest of the previous methods. Statistical analysis indicated that the proposed method significantly reduced the error compared to the previous methods.


翻译:我们提出一个时空交错数据估计方法,以估计结肠的形状与由共声镜插入导致的畸形。 需要通过内窥镜跟踪或导航系统引导医生到目标位置, 以减少器官穿孔等并发症。 虽然以前有许多侧重于跟踪胸腔镜和外科内窥视镜的方法, 但提议了很少的科诺镜跟踪方法。 这是因为结肠在插入科诺镜时主要变形, 变形导致重大的跟踪错误。 在跟踪过程中应考虑到结肠变形与调变形的形状。 我们建议采用一种结肠形状估计方法, 使用Kinematic Spatio- 时空数据混合器( KST- Mixer) 来引导医生到目标位置。 虽然许多以前的方法都侧重于跟踪胸腔镜和外科内镜外外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科外科

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