Inter-frame Sclera Vessel Rotation Tracking for Toric Intraocular Lens Implantation Navigation

计算机科学 巩膜 帧(网络) 旋转(数学) 计算机视觉 人工智能 计算机图形学(图像) 人工晶状体 跟踪(教育) 眼科 医学 电信 心理学 教育学
作者
Puxun Tu,Meng Xie,Jiao Lv,Peiquan Zhao,Ce Zheng,Xiaojun Chen
出处
期刊:Lecture Notes in Computer Science 卷期号:: 42-52
标识
DOI:10.1007/978-3-031-73119-8_5
摘要

In refractive cataract surgery, precise alignment of the toric intraocular lens with the intended axis of astigmatism is critical, but challenges arise due to intraoperative eye rotation. While existing computer-assisted navigation methods primarily address first-frame rotation in the microscopic video, they neglect significant intraoperative rotation among video frames, termed as inter-frame rotation. In this study, we propose a novel inter-frame rotation computation pipeline leveraging sclera vessel features, which involves extracting and normalizing sclera regions of a reference and intraoperative microscopic video frame into polar representations, recognizing prominent feature points to initialize a multi-regions of interests (ROIs) correlation rotation tracker, and computing the rotation degree to update the alignment axis in toric intraocular lens (IOL) implantation navigation. Ablation experimental results validate the effectiveness of each component in the proposed pipeline, and comparative experiments highlight the pipeline's superior performance over related methods. Crucially, we seamlessly integrate this rotation pipeline into an augmented reality navigation system for cataract surgery, with preliminary validation demonstrating its effectiveness in a real clinical setting.
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