Published July 29, 2022
| Version v1
Publication
Open
Calibration method for a breast intervention robot based on four-dimensional ultrasound image guidance
- 1. Beijing Haidian Hospital
- 2. Beijing Institute of Technology
- 3. Institute of Remote Sensing and Digital Earth
- 4. Chinese Academy of Sciences
- 5. Peking University People's Hospital
- 6. Peking University
- 7. Weinan Central Hospital
Description
Abstract In breast interventional ultrasound therapy, it is difficult to directly diagnose the location of a tumor in 2-D ultrasound images. To assist surgeons in treatment more intuitively, a four-dimensional ultrasound image-guided breast intervention robot is proposed. The calibration approach of the ultrasonic image for the robot is one of the main contents of the research. This method is based on the establishment of a complete coordinate system conversion model, and it uses the ORB (oriented FAST and rotated BRIEF) feature extraction method to obtain and record the real-time image marker pixel positions, calculate the unknown parameters of the coordinate system conversion matrix, and establish a complete calibration system. This article demonstrates the feasibility of the calibration approach through experiments in our developed US-guided robotic system. Additional experimental and parametrical comparisons of the proposed method with state-of-the-art methods were conducted to thoroughly evaluate the outperformance of the proposed method.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة في العلاج بالموجات فوق الصوتية التداخلية للثدي، من الصعب التشخيص المباشر لموقع الورم في صور الموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد. لمساعدة الجراحين في العلاج بشكل أكثر بديهية، يُقترح روبوت رباعي الأبعاد للتدخل في الثدي موجه بالصور بالموجات فوق الصوتية. يعد نهج المعايرة للصورة بالموجات فوق الصوتية للروبوت أحد المحتويات الرئيسية للبحث. تعتمد هذه الطريقة على إنشاء نموذج تحويل نظام إحداثيات كامل، وتستخدم طريقة استخراج ميزة ORB (موجز سريع وموجه) للحصول على مواضع بكسل علامة الصورة في الوقت الفعلي وتسجيلها، وحساب المعلمات غير المعروفة لمصفوفة تحويل نظام الإحداثيات، وإنشاء نظام معايرة كامل. توضح هذه المقالة جدوى نهج المعايرة من خلال التجارب في نظامنا الآلي المتقدم الموجه من الولايات المتحدة. تم إجراء مقارنات تجريبية ومعلمية إضافية للطريقة المقترحة مع أحدث الطرق لتقييم الأداء المتفوق للطريقة المقترحة بدقة.Translated Description (French)
Résumé Dans le traitement par échographie interventionnelle du sein, il est difficile de diagnostiquer directement la localisation d'une tumeur dans les images échographiques 2D. Pour aider les chirurgiens dans le traitement de manière plus intuitive, un robot d'intervention mammaire à quatre dimensions guidé par imagerie échographique est proposé. L'approche d'étalonnage de l'image ultrasonore pour le robot est l'un des principaux contenus de la recherche. Ce procédé est basé sur l'établissement d'un modèle de conversion de système de coordonnées complet, et il utilise le procédé d'extraction de caractéristique ORB (orienté RAPIDE et BRIÈVEMENT tourné) pour obtenir et enregistrer les positions de pixels marqueurs d'image en temps réel, calculer les paramètres inconnus de la matrice de conversion de système de coordonnées, et établir un système d'étalonnage complet. Cet article démontre la faisabilité de l'approche d'étalonnage par le biais d'expériences dans notre système robotique guidé par les États-Unis. Des comparaisons expérimentales et paramétriques supplémentaires de la méthode proposée avec des méthodes de pointe ont été menées pour évaluer en profondeur la surperformance de la méthode proposée.Translated Description (Spanish)
Resumen En la terapia de ultrasonido intervencionista de mama, es difícil diagnosticar directamente la ubicación de un tumor en imágenes de ultrasonido 2-D. Para ayudar a los cirujanos en el tratamiento de manera más intuitiva, se propone un robot de intervención mamaria guiado por imágenes de ultrasonido en cuatro dimensiones. El enfoque de calibración de la imagen ultrasónica para el robot es uno de los principales contenidos de la investigación. Este método se basa en el establecimiento de un modelo completo de conversión del sistema de coordenadas, y utiliza el método de extracción de características ORB (orientado RÁPIDO y girado) para obtener y registrar las posiciones de los píxeles del marcador de imagen en tiempo real, calcular los parámetros desconocidos de la matriz de conversión del sistema de coordenadas y establecer un sistema de calibración completo. Este artículo demuestra la viabilidad del enfoque de calibración a través de experimentos en nuestro sistema robótico guiado por EE. UU. desarrollado. Se realizaron comparaciones experimentales y paramétricas adicionales del método propuesto con métodos de última generación para evaluar a fondo el rendimiento superior del método propuesto.Files
s10514-022-10055-8.pdf.pdf
Files
(1.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9c8df60de93d59db468ba200da900e2d
|
1.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- طريقة المعايرة لروبوت تدخل الثدي بناءً على إرشادات صورة الموجات فوق الصوتية رباعية الأبعاد
- Translated title (French)
- Méthode d'étalonnage pour un robot d'intervention mammaire basée sur le guidage d'images échographiques en quatre dimensions
- Translated title (Spanish)
- Método de calibración para un robot de intervención mamaria basado en la guía de imágenes de ultrasonido en cuatro dimensiones
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4288691787
- DOI
- 10.1007/s10514-022-10055-8
References
- https://openalex.org/W1970894228
- https://openalex.org/W1975994302
- https://openalex.org/W2000360595
- https://openalex.org/W2031004117
- https://openalex.org/W2066860967
- https://openalex.org/W2069715493
- https://openalex.org/W2092111004
- https://openalex.org/W2117228865
- https://openalex.org/W2264537532
- https://openalex.org/W2783678945
- https://openalex.org/W2793224505
- https://openalex.org/W2980684393
- https://openalex.org/W3103158440
- https://openalex.org/W3127056872
- https://openalex.org/W964560050