In breast surgical practice, various scans and medical examinations are performed before surgery. This includes identifying landmarks defining the operating procedure. In most cases, the position of the patient during the scan is vastly different from the one encountered during the operation. We address the challenge of mapping preoperative information to the operating field, with the following constraints: registration has to be done in less than 10 seconds to be compatible with a clinical workflow; the cost of the device must be small and we assume data scarcity, i.e. that our database has twenty scans of patients at most. We build anatomical complexity through a skinning model comprised of scalable bones (to account for pose and morphological variations) and deformable organs (blendshapes, to account for anatomical variations). Similar to animation rigs used in computer graphics, and in contrast to statistical approaches, we manually design a model with some desirable properties, using a reduced number of well-chosen degrees of freedom. Meaningful constraints can be applied to the registration depending on the context, and the trade-off between precision and complexity can be optimized. The result is a surface mesh of the patient obtained in less than 1 minute (scan and reconstruction included) and a registration method that converges within a few seconds (3 maximum), reaching a mean absolute squared error of 2.3 mm for mesh registration and 8.0 mm for anatomical landmarks. The registered model is used to transfer surgical reference patterns on any patient in any position.


翻译:在乳房外科手术中,在手术前进行各种扫描和体检,这包括确定确定手术程序的标志性标志性;在多数情况下,扫描期间病人的位置与手术期间遇到的情况大不相同;我们处理向操作场绘制手术前信息的挑战,有以下限制:登记必须在不到10秒钟内进行,以便与临床工作流程兼容;设备的费用必须小于10秒钟;我们假定数据缺乏,即我们的数据库最多有20个病人的扫描;我们通过一个由可缩缩动骨骼(以容容和形态变异计)和可变形器官(以容成形变数计)组成的皮肤模型来建立解剖复杂性;我们处理向操作场绘制手术前信息的挑战,有以下相似之处:必须用不到10秒钟的时间进行登记才能与临床工作流程兼容;设备的费用必须小于10秒钟,我们假定数据短缺,即我们的数据库最多有20个病人的扫描;我们可以通过一个皮肤模型对登记进行有意义的限制,精确性和复杂性之间的交换可以通过一个可优化的皮肤化模型化模型来进行;在1分钟内进行一个表层和正态的正态前方平方平方平方平方平方平方平方平的注册。

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