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  5. i3PosNet: instrument pose estimation from X-ray in temporal bone surgery
 
  • Details
2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

i3PosNet: instrument pose estimation from X-ray in temporal bone surgery

File(s)
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Hauptpublikation
s11548-020-02157-4.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 1.03 MB
TUDa URI
tuda/13424
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-295980
DOI
10.26083/tuprints-00029598
Autor:innen
Kügler, David ORCID 0000-0002-4101-819X
Sehring, Jannik
Stefanov, Andrei
Stenin, Igor
Kristin, Julia
Klenzner, Thomas
Schipper, Jörg
Mukhopadhyay, Anirban ORCID 0000-0003-0669-4018
Kurzbeschreibung (Abstract)

Purpose: Accurate estimation of the position and orientation (pose) of surgical instruments is crucial for delicate minimally invasive temporal bone surgery. Current techniques lack in accuracy and/or line-of-sight constraints (conventional tracking systems) or expose the patient to prohibitive ionizing radiation (intra-operative CT). A possible solution is to capture the instrument with a c-arm at irregular intervals and recover the pose from the image.

Methods: i3PosNet infers the position and orientation of instruments from images using a pose estimation network. Said framework considers localized patches and outputs pseudo-landmarks. The pose is reconstructed from pseudo-landmarks by geometric considerations.

Results: We show i3PosNet reaches errors < 0.05 mm. It outperforms conventional image registration-based approaches reducing average and maximum errors by at least two thirds. i3PosNet trained on synthetic images generalizes to real X-rays without any further adaptation.

Conclusion: The translation of deep learning-based methods to surgical applications is difficult, because large representative datasets for training and testing are not available. This work empirically shows sub-millimeter pose stimation trained solely based on synthetic training data.

Freie Schlagworte

instrument pose estim...

Modular deep learning...

Fluoroscopic tracking...

Minimally invasive bo...

Cochlear implant

Vestibular schwannoma...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
20 Fachbereich Informatik > Graphisch-Interaktive Systeme
DDC
000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin, Gesundheit
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
Startseite
1137
Endseite
1145
Jahrgang der Zeitschrift
15
Heftnummer der Zeitschrift
7
ISSN
1861-6429
Verlag
Springer
Ort der Erstveröffentlichung
Berlin ; Heidelberg
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.1007/s11548-020-02157-4
PPN
540142379
Ergänzende Ressourcen (Supplement)
https://i3posnet.david-kuegler.de/

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