Fusing live fluoroscopy images with a 3D rotational reconstruction of the vasculature allows to navigate endovascular devices in minimally invasive neuro-vascular treatment, while reducing the usage of harmful iodine contrast medium. The alignment of the fluoroscopy images and the 3D reconstruction is initialized using the sensor information of the X-ray C-arm geometry. Patient motion is then corrected by an image-based registration algorithm, based on a gradient difference similarity measure using digital reconstructed radiographs of the 3D reconstruction. This algorithm does not require the vessels in the fluoroscopy image to be filled with iodine contrast agent, but rather relies on gradients in the image (bone structures, sinuses) as landmark features. This paper investigates the accuracy, robustness and computation time aspects of the image-based registration algorithm. Using phantom experiments 97% of the registration attempts passed the success criterion of a residual registration error of less than 1 mm translation and 3{\deg} rotation. The paper establishes a new method for validation of 2D-3D registration without requiring changes to the clinical workflow, such as attaching fiducial markers. As a consequence, this method can be retrospectively applied to pre-existing clinical data. For clinical data experiments, 87% of the registration attempts passed the criterion of a residual translational error of < 1 mm, and 84% possessed a rotational error of < 3{\deg}.

中文翻译：

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神经血管介入期间无需造影剂的自动 2D-3D 配准

将实时荧光透视图像与血管系统的 3D 旋转重建融合，允许在微创神经血管治疗中导航血管内装置，同时减少有害碘造影剂的使用。使用 X 射线 C 臂几何结构的传感器信息初始化透视图像和 3D 重建的对齐。然后，基于使用 3D 重建的数字重建射线照片的梯度差异相似性度量，通过基于图像的配准算法校正患者运动。该算法不要求透视图像中的血管填充碘造影剂，而是依赖图像中的梯度（骨结构、鼻窦）作为标志性特征。这篇论文研究了准确性，基于图像的配准算法的鲁棒性和计算时间方面。使用虚拟实验，97% 的配准尝试通过了小于 1 毫米平移和 3{\deg} 旋转的残余配准误差的成功标准。该论文建立了一种验证 2D-3D 配准的新方法，无需更改临床工作流程，例如附加基准标记。因此，这种方法可以回顾性地应用于预先存在的临床数据。对于临床数据实验，87% 的配准尝试通过了 < 1 mm 的残余平移误差标准，84% 的旋转误差小于 3{\deg}。使用虚拟实验，97% 的配准尝试通过了小于 1 毫米平移和 3{\deg} 旋转的残余配准误差的成功标准。该论文建立了一种验证 2D-3D 配准的新方法，无需更改临床工作流程，例如附加基准标记。因此，这种方法可以回顾性地应用于预先存在的临床数据。对于临床数据实验，87% 的配准尝试通过了 <1 毫米的残余平移误差标准，84% 的旋转误差小于 3{\deg}。使用虚拟实验，97% 的配准尝试通过了小于 1 毫米平移和 3{\deg} 旋转的残余配准误差的成功标准。该论文建立了一种验证 2D-3D 配准的新方法，无需更改临床工作流程，例如附加基准标记。因此，这种方法可以回顾性地应用于预先存在的临床数据。对于临床数据实验，87% 的配准尝试通过了 <1 毫米的残余平移误差标准，84% 的旋转误差小于 3{\deg}。这种方法可以回顾性地应用于预先存在的临床数据。对于临床数据实验，87% 的配准尝试通过了 <1 毫米的残余平移误差标准，84% 的旋转误差小于 3{\deg}。这种方法可以回顾性地应用于预先存在的临床数据。对于临床数据实验，87% 的配准尝试通过了 <1 毫米的残余平移误差标准，84% 的旋转误差小于 3{\deg}。