Projeção segmentada da saturação local de brilho na superfície hepática intraoperatória baseada em luz estruturada binocular

CHEN Long ,  

WANG Wen-Cong ,  

ZHANG Feng-Feng ,  

SUN Li-Ning ,  

摘要

A cirurgia aberta de ressecção de tumores hepáticos é o método mais eficaz para tratar tumores no fígado. A reconstrução tridimensional intraoperatória da superfície hepática baseada em luz estruturada binocular desempenha um papel crucial na localização precisa do tumor. No entanto, devido à iluminação do ambiente cirúrgico e à posição de captura de imagem das câmeras binoculares, ocorre um problema de saturação local de brilho nas imagens capturadas, o que leva a falhas na reconstrução tridimensional da superfície hepática. Para resolver esse problema, este artigo propõe um método adaptativo de grade de franjas ideal baseado em um algoritmo de projeção segmentado por regiões com diferentes reflectâncias. Primeiramente, é estabelecido um modelo físico de iluminação da superfície hepática e um diagrama de iluminação da superfície hepática sob o sistema binocular, além da análise do impacto da saturação local de brilho na superfície hepática. Em seguida, utilizando as diferentes reflectâncias em diversas posições da superfície hepática, realiza-se a segmentação das regiões, e a intensidade da grade de franjas ideal adaptativa é calculada com base no algoritmo de projeção segmentada por regiões para realizar a projeção setorizada da superfície hepática. Depois, os pontos saturados nas imagens das câmeras esquerda e direita são transformados na imagem de franjas projetadas pelo projetor, e através de experimentos de saturação local de brilho é validada a eficácia do método proposto para superar o problema de saturação local de brilho da superfície hepática. Por fim, os resultados dos experimentos com fígado de porco mostram que, após a aplicação do método proposto, as taxas de perda da superfície reconstruída tridimensionalmente do fígado de porco causadas pela saturação local de brilho em três diferentes estados cirúrgicos caíram de 1,1%, 2,9% e 1,4% para 0%, e a precisão da reconstrução tridimensional da superfície hepática chegou a 0,75 mm. O método apresentado pode basicamente atender aos requisitos dos médicos para precisão inferior a 1 mm na reconstrução tridimensional intraoperatória da superfície hepática, sem perdas na superfície reconstruída.

关键词

fígado; luz estruturada; saturação de brilho; projeção; segmentação de regiões

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