SBIR Phase I: 4D reconstruction algorithm for image guided interventions

SBIR 第一阶段:用于图像引导干预的 4D 重建算法

基本信息

  • 批准号:
    1345401
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-01-01 至 2014-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will prove the feasibility of a low-dose 4D cone beam tomosynthesis reconstruction algorithm for use in medical image-guided interventions. Despite the availability of highly accurate 3D guidance systems, most image-guided interventions are still performed under 2D fluoroscopy. 3D guidance is significantly more complex and expensive, as it requires the combination of 3D imaging (like CT) with surgical navigation, both expensive and complex technologies. A system capable of reconstructing a 4D scene would provide accurate and easy to use guidance for the medical professional, at lower costs. This research will develop a 3D reconstruction algorithm with quasi real-time performance (4D) that does not increase exposure to x-rays when compared to 2D fluoroscopy. The proposed technology will combine the most recent advancements in tomosynthesis, iterative reconstruction and compressed sensing and fundamentally change image-guided interventions.The broader impact/commercial potential of this project is that advanced medical procedures, like minimally invasive surgery, will be significantly improved in workflow and accessibility, reducing healthcare costs, improving outcomes and improving quality of life for patients. In the U.S. alone, a 10% shift to minimally invasive spine surgeries can reduce healthcare costs by $180M while reducing patient trauma and providing faster recoveries to 45,000 patients. This technology could be applied in other clinical areas like oncology and interventional radiology, improving a broad array of procedures and bringing a new level of excellence in medical interventions. 4D systems would compete in the intra-operative x-ray medical imaging market, a $1B market that is growing 6% annually, and in the Surgical Navigation market, a $400M market that is growing 9% annually. The proposed concept has the potential to disrupt both these markets by replacing pairs of intra-operative 3D imaging and surgical navigation systems with one 4D system that is more cost effective and easier to use.
这个小企业创新研究(SBIR)一期项目将证明低剂量四维锥束断层合成重建算法用于医学图像引导干预的可行性。尽管有高精度的3D引导系统,但大多数图像引导干预仍然在2D透视下进行。3D导航显然更加复杂和昂贵,因为它需要将3D成像(如CT)与手术导航相结合,这两种技术既昂贵又复杂。能够重建4D场景的系统将以较低的成本为医疗专业人员提供准确且易于使用的指导。这项研究将开发一种具有准实时性能(4D)的3D重建算法,与2D透视相比,该算法不会增加x射线的暴露。提出的技术将结合断层合成、迭代重建和压缩感知方面的最新进展,从根本上改变图像引导干预。该项目的更广泛影响/商业潜力是,微创手术等先进医疗程序将在工作流程和可及性方面得到显著改善,从而降低医疗成本,改善结果并提高患者的生活质量。仅在美国,10%的微创脊柱手术可以减少1.8亿美元的医疗成本,同时减少患者的创伤,并为45,000名患者提供更快的康复。这项技术可以应用于其他临床领域,如肿瘤学和介入放射学,改善一系列程序,并将医疗干预的卓越水平提高到一个新的水平。4D系统将在术中x射线医学成像市场(10亿美元,年增长率为6%)和外科导航市场(4亿美元,年增长率为9%)中展开竞争。该提议的概念有可能颠覆这两个市场,用一个更经济、更容易使用的4D系统取代成对的术中3D成像和手术导航系统。

项目成果

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