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超音波ガイド下での脊椎手術の最先端
The state-of-the-art in ultrasound-guided spine interventions.
PMID: 32668375 DOI: 10.1016/j.media.2020.101769.
抄録
過去20年の間に、術中超音波（iUS）画像は、脊椎固定や針注射を含む脊椎の様々な外科的処置に採用されてきました。術前のコンピュータ断層撮影または磁気共鳴画像とiUS画像を正確かつ効率的に登録することは、iUSベースの脊椎ナビゲーションを成功させるための重要な要素である。研究では広く研究されているが、iUSベースの脊椎ナビゲーションはまだ臨床では確立されていない。これは、登録方法の精度、ロバスト性、信頼性、使い勝手を評価するための標準的な方法論がないことなど、いくつかの要因によるものである。これらの問題に対処するために、我々は脊髄画像誘導手術（IGS）におけるiUS誘導レジストレーションのための最先端技術の系統的レビューを提示する。レビューは、前処理、レジストレーションの初期化、必要とされる患者の画像変換の推定、および可視化プロセスを含む手術ワークフローに関与する4つのステップに基づく新しい分類法に従っている。脊椎IGSフレームワークの評価中に満たす必要がある精度、ロバスト性、信頼性、およびユーザビリティの観点からの測定値の詳細な分析を提供する。このレビューは脊椎ナビゲーションに焦点を当てていますが、同様の評価基準が他のIGSアプリケーションにも関連することを期待しています。
During the last two decades, intra-operative ultrasound (iUS) imaging has been employed for various surgical procedures of the spine, including spinal fusion and needle injections. Accurate and efficient registration of pre-operative computed tomography or magnetic resonance images with iUS images are key elements in the success of iUS-based spine navigation. While widely investigated in research, iUS-based spine navigation has not yet been established in the clinic. This is due to several factors including the lack of a standard methodology for the assessment of accuracy, robustness, reliability, and usability of the registration method. To address these issues, we present a systematic review of the state-of-the-art techniques for iUS-guided registration in spinal image-guided surgery (IGS). The review follows a new taxonomy based on the four steps involved in the surgical workflow that include pre-processing, registration initialization, estimation of the required patient to image transformation, and a visualization process. We provide a detailed analysis of the measurements in terms of accuracy, robustness, reliability, and usability that need to be met during the evaluation of a spinal IGS framework. Although this review is focused on spinal navigation, we expect similar evaluation criteria to be relevant for other IGS applications.
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