PURPOSE In robotic-assisted partial nephrectomy (RAPN), the use of intraoperative ultrasound (IOUS) helps to localise and outline the tumours as well as the blood vessels within the kidney. The aim of this work is to evaluate the use of the pneumatically attachable flexible (PAF) rail system for US 3D reconstruction of malignant masses in RAPN. The PAF rail system is a novel device developed and previously presented by the authors to enable track-guided US scanning. METHODS We present a comparison study between US 3D reconstruction of masses based on: the da Vinci Surgical System kinematics, single- and stereo-camera tracking of visual markers embedded on the probe. An US-realistic kidney phantom embedding a mass is used for testing. A new design for the US probe attachment to enhance the performance of the kinematic approach is presented. A feature extraction algorithm is proposed to detect the margins of the targeted mass in US images. RESULTS To evaluate the performance of the investigated approaches the resulting 3D reconstructions have been compared to a CT scan of the phantom. The data collected indicates that single camera reconstruction outperformed the other approaches, reconstructing with a sub-millimetre accuracy the targeted mass. CONCLUSIONS This work demonstrates that the PAF rail system provides a reliable platform to enable accurate US 3D reconstruction of masses in RAPN procedures. The proposed system has also the potential to be employed in other surgical procedures such as hepatectomy or laparoscopic liver resection.

中文翻译：

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使用PAF导轨系统在机器人辅助部分肾切除术中对恶性肿块进行超声3D重建：一项比较研究。

目的在机器人辅助部分肾切除术（RAPN）中，术中超声（IOUS）的使用有助于定位和勾勒出肿瘤以及肾脏内的血管。这项工作的目的是评估可气动连接的柔性（PAF）导轨系统在RAPN中用于美国3D恶性肿块重建的用途。PAF导轨系统是作者开发并先前提出的一种新颖设备，可以进行轨道引导的美国扫描。方法我们基于美国的达芬奇手术系统运动学，探针上嵌入的视觉标记物的单摄像机和立体摄像机跟踪，对美国3D重建肿块进行了比较研究。一种美国现实的肾脏幻像嵌入了一个肿块，用于测试。介绍了一种用于US探针附件的新设计，以增强运动学方法的性能。提出了一种特征提取算法来检测目标图像在美国图像中的边缘。结果为了评估所研究方法的性能，已将所得的3D重建与体模的CT扫描进行了比较。收集的数据表明，单个摄像机的重建性能优于其他方法，以亚毫米级精度重建目标质量。结论这项工作证明了PAF轨道系统提供了一个可靠的平台，能够在RAPN程序中实现精确的美国3D重建。拟议的系统也有可能用于其他外科手术，例如肝切除术或腹腔镜肝切除术。结果为了评估所研究方法的性能，已将所得的3D重建与体模的CT扫描进行了比较。收集的数据表明，单个摄像机的重建性能优于其他方法，以亚毫米级精度重建目标质量。结论这项工作证明了PAF轨道系统提供了一个可靠的平台，能够在RAPN程序中实现精确的美国3D重建。拟议的系统也有可能用于其他外科手术，例如肝切除术或腹腔镜肝切除术。结果为了评估所研究方法的性能，已将所得的3D重建图像与体模的CT扫描进行了比较。收集的数据表明，单个摄像机的重建性能优于其他方法，以亚毫米级精度重建目标质量。结论这项工作证明了PAF轨道系统提供了一个可靠的平台，能够在RAPN程序中实现精确的美国3D重建。拟议的系统也有可能用于其他外科手术，例如肝切除术或腹腔镜肝切除术。以亚毫米精度重建目标质量。结论这项工作证明了PAF轨道系统提供了一个可靠的平台，能够在RAPN程序中实现精确的美国3D重建。拟议的系统也有可能用于其他外科手术，例如肝切除术或腹腔镜肝切除术。以亚毫米精度重建目标质量。结论这项工作证明了PAF轨道系统提供了一个可靠的平台，能够在RAPN程序中实现精确的美国3D重建。拟议的系统也有可能用于其他外科手术，例如肝切除术或腹腔镜肝切除术。