Resumen

El sistema de navegación quirúrgica asistida por imágenes del arco en C se ha aplicado ampliamente a la cirugía de la columna vertebral. Sin embargo, la planificación precisa de la trayectoria en la imagen de la vista AP del arco en C es difícil. Esta investigación estudia métodos de registro de imágenes 2D-3D para obtener la matriz de transformación óptima entre los marcos de imágenes del arco en C y de la TC. Mediante la matriz de transformación, la trayectoria quirúrgica planificada en las imágenes de TC preoperatorias puede transformarse y mostrarse en las imágenes del arco en C para la guía quirúrgica. Las posiciones de los instrumentos quirúrgicos también se mostrarán en la TC y el arco en C en tiempo real. Se han aplicado cinco métodos de medición de la similitud en el registro de imágenes 2D-3D, como la correlación cruzada normalizada, la correlación de gradiente, la intensidad del patrón, la correlación de diferencia de gradiente y la información mutua, combinados con tres métodos de optimización, como el método de Powell, el algoritmo simplex de Downhill y el algoritmo genético, para evaluar su rendimiento en cuanto a rango de convergencia, eficiencia y precisión. Los resultados experimentales muestran que la combinación del método de medida de correlación cruzada normalizada con el algoritmo Downhill simplex obtiene la máxima correlación y similitud en las imágenes del brazo C y de la radiografía digital reconstruida (DRR). En el experimento se utilizan huesos de sierra de la columna vertebral para evaluar la precisión del registro de imágenes 2D-3D. El error medio de desplazamiento es de 0,22 mm. La tasa de éxito es de aproximadamente el 90 y el tiempo medio de registro es de 16 segundos.

• Materias:Materiales biomédicos Ingeniería biomédica Biomecánica Cinemática Articulación ósea
• Subjects:Biomedical materials Biomedical engineering Biomechanics Kinematics Bone joint
• Palabras claves:cruz normalizada, imagen de brazos, algoritmo simplex descendente, sistema de navegación quirúrgica, correlación de diferencia de gradiente, matriz de transformación óptima, precisión de registro de la imagen, combinación de métodos de registro de imágenes normalizadas, tiempo medio de registro
• Keywords:normalized cross, arms image, downhill simplex algorithm, surgical navigation system, gradient difference correlation, optimum transformation matrix, image registration accuracy, combination of normalized, image registration methods, average registration time