Marker-free surgical navigation of rod bending using a stereo neural network and augmented reality in spinal fusion

计算机科学 计算机视觉 增强现实 弯曲 人工智能 导航系统 人工神经网络 工程类 结构工程
作者
Marco von Atzigen,Florentin Liebmann,Armando Hoch,José Miguel Spirig,Mazda Farshad,Jess G. Snedeker,Philipp Fürnstahl
出处
期刊:Medical Image Analysis [Elsevier]
卷期号:77: 102365-102365 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.media.2022.102365
摘要

The instrumentation of spinal fusion surgeries includes pedicle screw placement and rod implantation. While several surgical navigation approaches have been proposed for pedicle screw placement, less attention has been devoted towards the guidance of patient-specific adaptation of the rod implant. We propose a marker-free and intuitive Augmented Reality (AR) approach to navigate the bending process required for rod implantation. A stereo neural network is trained from the stereo video streams of the Microsoft HoloLens in an end-to-end fashion to determine the location of corresponding pedicle screw heads. From the digitized screw head positions, the optimal rod shape is calculated, translated into a set of bending parameters, and used for guiding the surgeon with a novel navigation approach. In the AR-based navigation, the surgeon is guided step-by-step in the use of the surgical tools to achieve an optimal result. We have evaluated the performance of our method on human cadavers against two benchmark methods, namely conventional freehand bending and marker-based bending navigation in terms of bending time and rebending maneuvers. We achieved an average bending time of 231s with 0.6 rebending maneuvers per rod compared to 476s (3.5 rebendings) and 348s (1.1 rebendings) obtained by our freehand and marker-based benchmarks, respectively.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Z666666666完成签到 ,获得积分10
1秒前
李白发布了新的文献求助10
1秒前
CodeCraft应助dddddd采纳,获得10
1秒前
1秒前
mango完成签到,获得积分10
2秒前
子木发布了新的文献求助10
2秒前
慢慢发布了新的文献求助10
2秒前
song发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
充电宝应助袁明采纳,获得10
4秒前
4秒前
啊啊完成签到,获得积分10
5秒前
YJ完成签到,获得积分20
5秒前
Colin完成签到,获得积分10
6秒前
Zzskrrrr完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
超帅的岱周完成签到,获得积分10
7秒前
无花果应助人在旅途采纳,获得10
7秒前
7秒前
9秒前
晴雨发布了新的文献求助10
9秒前
change发布了新的文献求助10
10秒前
文静千凡发布了新的文献求助20
11秒前
NexusExplorer应助慢慢采纳,获得10
11秒前
迅速的宛白关注了科研通微信公众号
11秒前
11秒前
Ben完成签到,获得积分10
11秒前
13秒前
13秒前
顾矜应助syh采纳,获得10
14秒前
15秒前
15秒前
focco完成签到,获得积分10
17秒前
kitty发布了新的文献求助10
17秒前
Meima完成签到,获得积分10
18秒前
Hello应助生动的保温杯采纳,获得10
19秒前
文静千凡完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
dddddd发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Short-Wavelength Infrared Windows for Biomedical Applications 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6061286
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7893720
关于积分的说明 16306243
捐赠科研通 5205118
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2784726
邀请新用户注册赠送积分活动 1767323
关于科研通互助平台的介绍 1647373