Purpose: The purpose of this paper is to present a method for real-time 2D-3D non-rigid registration using a single fluoroscopic image. Such a method can find applications in surgery, interventional radiology and radiotherapy. By estimating a three-dimensional displacement field from a 2D X-ray image, anatomical structures segmented in the preoperative scan can be projected onto the 2D image, thus providing a mixed reality view. Methods: A dataset composed of displacement fields and 2D projections of the anatomy is generated from the preoperative scan. From this dataset, a neural network is trained to recover the unknown 3D displacement field from a single projection image. Results: Our method is validated on lung 4D CT data at different stages of the lung deformation. The training is performed on a 3D CT using random (non domain-specific) diffeomorphic deformations, to which perturbations mimicking the pose uncertainty are added. The model achieves a mean TRE over a series of landmarks ranging from 2.3 to 5.5 mm depending on the amplitude of deformation. Conclusion: In this paper, a CNN-based method for real-time 2D-3D non-rigid registration is presented. This method is able to cope with pose estimation uncertainties, making it applicable to actual clinical scenarios, such as lung surgery, where the C-arm pose is planned before the intervention.


翻译:目的 : 本文的目的是展示一种使用单一的氟谱图像进行实时 2D-3D 非硬性登记的方法。 这种方法可以在手术、 干预放射学和放射治疗中找到应用。 通过从 2D X 射线图像中估计三维迁移场, 预科扫描中分离的解剖结构可以投射到 2D 图像, 从而提供一个混杂的现实观。 方法 : 由偏移场和解剖预测组成的数据集来自预操作扫描。 从此数据集中, 神经网络可以培训从单一的投影图像中恢复未知的 3D 迁移场。 结果: 我们的方法在肺部 4D CT 数据在不同阶段被验证。 培训是在3D CT 上进行的, 随机( 非特定域) 变形变形变形变形变形变形, 添加了扰动变形变形变形变形变形变形变形图。 模型在基于2.3 至 5.5 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 型变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形为不为可变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形为不变型。

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