OpenIGTLink: a network communication interface for closed-loop image-guided interventions

OpenIGTLink:用于闭环图像引导干预的网络通信接口

基本信息

  • 批准号:
    10561704
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 64.33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-07-01 至 2025-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract In this cycle of the project, we will extend OpenIGTLink software to enable individualized precision guidance, where patient-specific characteristics are taken into account in the planning and control process for image- guided robotic interventions (IGRI) to achieve a better clinical outcome. In particular, we will focus on improving needle placement accuracy for IGRI of the prostate, as a simple, and yet a representative application of individualized precision guidance. Percutaneous needle placement plays a fundamental role in both the diagnosis and treatment of prostate cancer. Nearly one million prostate biopsies are performed annually in the United States, where tissues are sampled from the prostate with a biopsy needle for pathological examination. The confirmed lesions may then be focally treated with brachytherapy or thermal ablation using applicator needles depending on clinical indications and patient preference. For those procedures, accurate needle placement is essential to avoid false-negatives or ensure an optimal dose distribution. The demand for accurate needle placement is growing in recent years, as clinicians are now capable of pinpointing subregions in a heterogeneous tumor thanks to the recent progress in imaging technologies, particularly multiparametric magnetic resonance imaging (MRI). However, the in vivo accuracies achieved by previous studies have never matched the level of tumor subregion targeting due to needle deviation as a result of physical interaction between the needle and the heterogeneous tissue. To address this issue, we will incorporate needle deviation models in an IGRI system using OpenIGTLink software. Our hypothesis is that the models adapted to individual patients will enable avoidance or compensation of needle deviation, leading to an improved in vivo needle placement accuracy. The project comprises the following four specific aims: (Aim 1) Develop a biomechanical model with image-based semi-automatic model generation; (Aim 2) Develop a data-driven prediction model and hybridize with the biomechanical model; (Aim 3) Extend the IGRI platform for model- based closed-loop control using OpenIGTLink; (Aim 4) Evaluate biomechanical, data-driven, and hybrid models in vivo needle placement.
项目摘要/摘要 在项目的这个周期中,我们将扩展OpenIgTlink软件,以实现个性化的精确指导, 在图像的计划和控制过程中考虑了患者特定特征的位置 - 指导机器人干预(IGRI)以获得更好的临床结果。特别是,我们将专注于改进 前列腺IGRI的针头放置精度,是一种简单而具有代表性的应用 个性化的精度指导。经皮针的放置在这两者中都起着基本作用 前列腺癌的诊断和治疗。每年在 美国,用活检针头从前列腺中取样组织进行病理检查。 然后,可以使用施用者对确认的病变进行近距离放射治疗或热消融 针头取决于临床适应症和患者偏好。对于这些程序,精确的针头 放置对于避免假阴性或确保最佳剂量分布至关重要。需求 近年来,由于临床医生现在能够确定子区域 由于最近的成像技术进展,尤其是多参数,在异质性肿瘤中 磁共振成像(MRI)。但是,先前研究实现的体内精度从未 由于物理相互作用而导致的肿瘤子区域靶向水平匹配 在针和异质组织之间。为了解决这个问题,我们将结合针头偏差 使用OpenIgTlink软件中的IGRI系统中的模型。我们的假设是模型适应 个别患者将避免或补偿针偏偏,从而改善体内 针料放置精度。该项目包括以下四个特定目的:(目标1)开发一个 具有基于图像的半自动模型生成的生物力学模型; (目标2)开发一个数据驱动 预测模型并与生物力学模型杂交; (AIM 3)扩展了模型的IGRI平台 使用OpenIgTlink进行基于闭环控制; (AIM 4)评估生物力学,数据驱动和混合动力 体内针头放置模型。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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