Intensity-based non overlapping area registration supporting "drop-outs" in terms of model-based radiostereometric analysis

Simple item page
dc.contributor.authorKlíma, Ondřejcs
dc.contributor.authorNovobilský, Petrcs
dc.contributor.authorMadeja, Romancs
dc.contributor.authorBařina, Davidcs
dc.contributor.authorChromý, Adamcs
dc.contributor.authorŠpaněl, Michalcs
dc.contributor.authorZemčík, Pavelcs
dc.coverage.issue1cs
dc.coverage.volume2018cs
dc.date.issued2018-03-28cs
dc.description.abstractA model-based radiostereometric analysis (MBRSA) is a method for precise measurement of prosthesis migration, which does not require marking the implant with tantalum beads. Instead, the prosthesis pose is typically recovered using a feature-based 2D-3D registration of its virtual model into a stereo pair of radiographs. In this study, we evaluate a novel intensity-based formulation of previously published non-overlapping area (NOA) approach. The registration is capable to perform with both binary radiographic segmentations or non segmented X-ray images. In contrast with the feature-based version, it is capable to deal with unreliable parts of prosthesis. As the straightforward formulation allows efficient acceleration using modern graphics adapters, it is possible to involve precise high-poly virtual models. Moreover, in case of binary segmentations, the non-overlapping area is simply interpretable, useful for indicating the accuracy of the registration outcome. In silico and phantom evaluations were performed using a cementless Zweymüller femoral stem and its reverse engineered (RE) model. For initial pose estimates with difference from the ground-truth limited to 4 mm and 4° respectively, the mean absolute translational error was not higher than 0.042+-0.035 mm. The error in rotation around the proximodistal axis was 0.181+-0.265°, error for remaining axes was not higher than 0.035+-0.037°.en
dc.description.abstractModelová radiostereometrická analýza (MBRSA) je metoda pro přesné měření migrace protézy, která nevyžaduje značení implantátu pomocí tantalových markerů. Místo toho je poloha a rotace protézy určena pomocí 2D-3D registrace jejího virtuálního modelu do rentgenových stereo snímků. Typicky jde o registraci založenou na siluetách virtuálního modelu a hranách detekovaných v rentgenových snímcích. V této studii provádíme evaluaci nové intenzitní formulace dříve zveřejněného přístupu založeného na nepřekrývajících se oblastech (NOA). Registrace je schopna pracovat jak s binárními segmentacemi, tak s původními rentgenovými snímky. Na rozdíl formulace založené na siluetách je schopna vypořádat se s "nespolehlivými" částmi protézy. Vzhledem k přímočaré formulaci je metoda snadno akcelerovatelná za pomoci moderních grafických karet a umožňuje tak použití virtuálních modelů s vysokým počtem polygonů. Kromě toho, v případě využití binárních segmentací, je nepřekrývající se oblast jednoduše interpretovatelná a užitečná pro predikci přesnosti registrace. S využitím bezcementového implantátu Zweymüllerova typu a jeho naskenovaného virtuálního modelu byly provedeny in silico a fantomové evaluace přesnosti registrace. Pro iniciální odhad polohy s rozdílem oproti skutečné poloze omezeném na maximálně 4mm a 4° nebyla průměrná absolutní translační chyba vyšší než 0.042+-0.035 mm. Rotační chyba okolo proximodistální osy byla 0.181+-0.265°, chyba pro zbývající osy nebyla vyšší než 0.035+-0.037°.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent1-10cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationmulti science- Journal of Healthcare Engineering. 2018, vol. 2018, issue 1, p. 1-10.en
dc.identifier.doi10.1155/2018/8538125cs
dc.identifier.issn2040-2295cs
dc.identifier.orcid0000-0001-9295-065Xcs
dc.identifier.orcid0000-0003-0917-5512cs
dc.identifier.orcid0000-0002-8184-2255cs
dc.identifier.orcid0000-0003-0193-684Xcs
dc.identifier.orcid0000-0001-7969-5877cs
dc.identifier.other147195cs
dc.identifier.researcheridI-4030-2018cs
dc.identifier.researcheridA-9035-2015cs
dc.identifier.researcheridB-3136-2014cs
dc.identifier.researcheridG-9639-2016cs
dc.identifier.researcheridG-6439-2010cs
dc.identifier.scopus57193340483cs
dc.identifier.scopus55973177900cs
dc.identifier.scopus55906563300cs
dc.identifier.scopus22836945200cs
dc.identifier.scopus6507084407cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/72414
dc.language.isoencs
dc.relation.ispartofmulti science- Journal of Healthcare Engineeringcs
dc.relation.urihttps://www.fit.vut.cz/research/publication/11688/cs
dc.rightsCreative Commons Attribution 4.0 Internationalcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.sherpahttp://www.sherpa.ac.uk/romeo/issn/2040-2295/cs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/cs
dc.subjectRadiostereometric analysisen
dc.subjectimplant migrationen
dc.subjectpose estimationen
dc.subjectintesity-based registrationen
dc.subjectOpenGL accelerationen
dc.titleIntensity-based non overlapping area registration supporting "drop-outs" in terms of model-based radiostereometric analysisen
dc.title.alternativeIntenzitní registrace založená na nepřekrývajících se oblastech podporující "nespolehlivé části" pro využití v oblasti modelové radiostereometriecs
dc.type.driverarticleen
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionpublishedVersionen
sync.item.dbidVAV-147195en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2024.03.25 03:46:02en
sync.item.modts2024.03.25 03:14:20en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. Ústav automatizace a měřicí technikycs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. Ústav počítačové grafiky a multimédiícs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
IntensityBased_Nonoverlapping_Area_Registration.pdf
Size:
2.66 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
IntensityBased_Nonoverlapping_Area_Registration.pdf
Download
Collections
Ústav automatizace a měřicí techniky
Ústav počítačové grafiky a multimédií