3D Acetabular Surface Reconstruction from 2D Pre-operative X-ray Images using SRVF Elastic Registration and Deformation Graph

要約

適切な寛骨臼カップサイズの正確で信頼できる選択は、全股関節形成術（THA）で関節の生体力学を回復するために重要です。
このペーパーでは、2D術前胸部X線画像の複数のビューを融合させることにより、寛骨臼の3D関節表面を再構築するために、具合した変形（ED）グラフのアプローチと標準ルート速度関数（SRVF）ベースの弾性形状登録技術を統合する新しいフレームワークを提案します。
SRVFベースの弾性登録は、パラメトリック半球モデルとX線画像の間に2D-3Dの対応を確立し、EDフレームワークには、非線形最適化を使用した3D酢酸表面再構成を最適化するための制約としてSRVF由来の対応を組み込んでいます。
シミュレーションと実際の患者データセットの両方を使用した検証が実行され、提案されたアルゴリズムの堅牢性と潜在的な臨床価値を実証します。
再建結果は、一次THAでの最初の試みで正しい寛骨臼カップを選択するのを支援し、修正手術の必要性を最小限に抑えることができます。

要約(オリジナル)

Accurate and reliable selection of the appropriate acetabular cup size is crucial for restoring joint biomechanics in total hip arthroplasty (THA). This paper proposes a novel framework that integrates square-root velocity function (SRVF)-based elastic shape registration technique with an embedded deformation (ED) graph approach to reconstruct the 3D articular surface of the acetabulum by fusing multiple views of 2D pre-operative pelvic X-ray images and a hemispherical surface model. The SRVF-based elastic registration establishes 2D-3D correspondences between the parametric hemispherical model and X-ray images, and the ED framework incorporates the SRVF-derived correspondences as constraints to optimize the 3D acetabular surface reconstruction using nonlinear least-squares optimization. Validations using both simulation and real patient datasets are performed to demonstrate the robustness and the potential clinical value of the proposed algorithm. The reconstruction result can assist surgeons in selecting the correct acetabular cup on the first attempt in primary THA, minimising the need for revision surgery.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google