統計動態モデルを用いた人工膝関節のロバスト3次元動態計測

摘要

われわれはこれまでに，X透視画像を用いた2D/3Dレジストレーションによる術後人工膝関節のロバストな3次元動態計測および自動化を目的として，統計動態モデルを導入した位置•姿勢推定法を開発してきた.開発した手法は，関節間の相対的な統計動態モデルを利用するものであり，比較的推定が不安定な対称形状を有する脛骨コンポーネントのみを対象としていた.本研究では，大腿骨コンポーネントも含めた人工膝関節の，よりロバストな自動3次元動態計測•解析への応用を目指す.実画像を用いた実験では，自動かつ安定した推定結果が得られ，提案手法の有効性が示唆された.%For 3D kinematic analysis of artificial knee implants, 2D/3D registration technique which uses X-ray fluoroscopic images and 3D CAD model of the knee implant, needed labor intensive and time-consuming manual operations to set initial pose of 3D model and that was one of the problems for practical clinical applications. We proposed the method to automatically determine the initial pose using feature points extracted from the previous and next frames. In previous method, however, 3D poses are estimated unstably in some frames. In this study, for femoral component, we introduce information of statistical motion model, obtained from a lot of analyzed 3D kinematic data of artificial knee implants, to improve initial pose estimation and automation of 3D kinematic analysis. As a result of experiments using actual fluoroscopic images, we showed stable result in proposed method.