10月9日下午，在摩洛哥馬拉喀什舉辦的第27屆國(guó)際醫(yī)學(xué)圖像計(jì)算和計(jì)算機(jī)輔助干預(yù)會(huì)議 (International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention, MICCAI 2024) 正式公布了最佳論文等獎(jiǎng)項(xiàng)。上海科技大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院鄭銳組博士研究生陳宏博憑借在三維多視圖超聲重建方面的研究入選口頭報(bào)告，并摘得唯一的最佳論文獎(jiǎng)。

圖1 最佳論文獲獎(jiǎng)證書(shū)

傳統(tǒng)脊柱手術(shù), 例如腰椎間盤(pán)突出手術(shù)，往往依賴(lài)于術(shù)中DX (數(shù)字化X線(xiàn)攝影)來(lái)定位醫(yī)生下針的位置是否準(zhǔn)確。超聲引導(dǎo)下的脊柱手術(shù)導(dǎo)航可以幫助醫(yī)生在臨床環(huán)境下實(shí)時(shí)找到靶點(diǎn)，并減少醫(yī)生和病人在術(shù)中的輻射暴露。然而，二維超聲無(wú)法展示完整的解剖結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有三維超聲成像方案雖然能提供更多的空間信息，但受超聲模態(tài)自身視角依賴(lài)和探頭層厚的限制，無(wú)法滿(mǎn)足手術(shù)導(dǎo)航的精度要求。

圖2 兩種典型的單視圖掃描和重建，以及本研究的多視圖掃描重建。

本研究提出一種基于行列掃描的隱式神經(jīng)符號(hào)距離場(chǎng)(Row-Column scanned Neural Signed Distance Field)，首次建立了能夠從多視圖超聲掃描影像中精準(zhǔn)恢復(fù)三維解剖結(jié)構(gòu)的形狀重建框架。該框架主要包含四個(gè)技術(shù)步驟，由粗到細(xì)對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行迭代優(yōu)化。這種設(shè)計(jì)打破傳統(tǒng)算法在像素/體素層級(jí)操作的桎梏，使得多視圖的融合可以直接在三維形狀層級(jí)進(jìn)行編輯和處理。

圖3 本研究提出的三維超聲多視圖形狀重建框架。

該框架重建的椎體形狀具有出色的幾何表現(xiàn)。重建過(guò)程中構(gòu)建的符號(hào)距離場(chǎng)有望輔助醫(yī)生進(jìn)行實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)，為手術(shù)探針是否抵近器官表面提供預(yù)警，減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。相比于現(xiàn)有單視圖重建方法，新框架能夠大大減少超聲視角依賴(lài)和探頭層厚等限制帶來(lái)的椎體結(jié)構(gòu)畸變問(wèn)題，有助于醫(yī)生在術(shù)中更加簡(jiǎn)單、快速和精準(zhǔn)地找到目標(biāo)，降低醫(yī)生和病人的輻射暴露。

值得一提的是，最佳論文的六名作者均來(lái)自上海科技大學(xué)信息學(xué)院：陳宏博（2020級(jí)博士研究生）、高聿翀（2017級(jí)本科生，2023級(jí)博士研究生）、張書(shū)航（2020級(jí)本科生，2024級(jí)碩士研究生）、吳江杰（2022級(jí)博士研究生）、視覺(jué)與數(shù)據(jù)智能中心馬月昕教授和智能醫(yī)學(xué)信息研究中心鄭銳教授。本課題在研究伊始，便得到了信息學(xué)院虞晶怡教授和張玉瑤教授的指導(dǎo)。論文口頭報(bào)告和海報(bào)展示得到上科大生醫(yī)工學(xué)院沈定剛教授的指導(dǎo)。 

關(guān)于MICCAI：MICCAI是醫(yī)學(xué)圖像計(jì)算（MIC）和計(jì)算機(jī)輔助介入（CAI）領(lǐng)域的知名國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。本屆會(huì)議共收到創(chuàng)紀(jì)錄的2879篇論文投稿，最終接收來(lái)自43個(gè)國(guó)家和地區(qū)的857篇論文，錄用率約為30%。經(jīng)過(guò)評(píng)審委員對(duì)論文質(zhì)量的評(píng)估和現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告打分，大會(huì)共產(chǎn)生一項(xiàng)最佳論文獎(jiǎng)和兩項(xiàng)最佳論文獎(jiǎng)亞軍。

論文鏈接：https://papers.miccai.org/miccai-2024/paper/2031_paper.pdf