脊柱呼吸运动预测网络

少样本快速适配

一种能利用术中少量数据快速训练、并适配不同患者的呼吸运动预测深度网络。

Han, Zhe · Tian, Huanyu · 韩晓光 · Weijun, Zhang · 李长胜 · 段星光 · 天威

Cyborg and bionic systems (Washington, D.C.) 2024

参数信息

预测误差（RMSE）

4.39 %

最大预测误差（x轴）

0.13 mm

最大预测误差（y轴）

0.07 mm

最大预测误差（z轴）

0.10 mm

技术优势

少样本快速适配

利用LSTM-AE与注意力机制，在术中仅用2分钟数据训练即可达到高精度。

预测误差小

在运动范围2 mm内，最大预测误差不超过0.13 mm，RMSE仅4.39%。

实时性能好

通过基于脊柱椎体物理运动的降维方法，满足术中实时预测需求，在333 ms延迟下仍保持亚毫米精度。

应用场景

• 外科导航：实时预测呼吸运动，校正导航坐标，提升定位精度。
• 呼吸补偿：补偿呼吸引起的椎体移动，避免手术目标偏移。
• 术中机器人：为术中机器人提供呼吸运动前馈，提高操作精度。
• 手术机器人感知：增强手术机器人对生理运动的感知，避免意外损伤。