MambaXCTrack: Mamba-based Tracker with SSM Cross-correlation and Motion Prompt for Ultrasound Needle Tracking

要約

超音波 (US) ガイド下での針挿入は、経皮的介入に広く採用されています。
ただし、US 画像を介して針先端の位置に関するフィードバックを提供するには、ノイズ、アーティファクト、US の薄い撮像面による課題があり、針の機能が低下し、断続的な先端の視認性が生じます。
この論文では、構造化状態空間モデル相互相関 (SSMX-Corr) と暗黙的モーション プロンプトを利用した Mamba ベースの US ニードル トラッカー MambaXCTrack を提案します。これは、US ニードル トラッキングにおける Mamba の最初のアプリケーションです。
SSMX-Corr は、テンプレートと検索マップの間で遠方の意味論的特徴の長距離モデリングとグローバル検索によって相互相関を強化し、潜在的な遠方の意味論的手がかりを暗黙的に学習することでノイズやアーティファクトの下での追跡に利益をもたらします。
クロスマップ インターリーブ スキャン (CIS) と組み合わせることで、位置誘導バイアスとのローカル ピクセル単位の相互作用を SSMX-Corr に導入することもできます。
暗黙的な低レベルの動き記述子は、追跡の堅牢性を強化するための非視覚的なプロンプトとして提案され、断続的な先端の可視性の問題に対処します。
ファントムサンプルと組織サンプルの両方に電動針を挿入したデータセットに関する広範な実験により、提案されたトラッカーが他の最先端のトラッカーよりも優れていることが実証され、アブレーション研究では提案された各追跡モジュールの有効性がさらに強調されました。

要約(オリジナル)

Ultrasound (US)-guided needle insertion is widely employed in percutaneous interventions. However, providing feedback on the needle tip position via US image presents challenges due to noise, artifacts, and the thin imaging plane of US, which degrades needle features and leads to intermittent tip visibility. In this paper, a Mamba-based US needle tracker MambaXCTrack utilizing structured state space models cross-correlation (SSMX-Corr) and implicit motion prompt is proposed, which is the first application of Mamba in US needle tracking. The SSMX-Corr enhances cross-correlation by long-range modeling and global searching of distant semantic features between template and search maps, benefiting the tracking under noise and artifacts by implicitly learning potential distant semantic cues. By combining with cross-map interleaved scan (CIS), local pixel-wise interaction with positional inductive bias can also be introduced to SSMX-Corr. The implicit low-level motion descriptor is proposed as a non-visual prompt to enhance tracking robustness, addressing the intermittent tip visibility problem. Extensive experiments on a dataset with motorized needle insertion in both phantom and tissue samples demonstrate that the proposed tracker outperforms other state-of-the-art trackers while ablation studies further highlight the effectiveness of each proposed tracking module.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google