Differentiable Simulation for Outcome‐Driven Orthognathic Surgery Planning

计算机科学 结果(博弈论) 可微函数 放射治疗计划 工作流程 集合(抽象数据类型) 计算机图形学 数学优化 算法 人工智能 模拟 外科 数学 医学 数学分析 数理经济学 数据库 程序设计语言 放射治疗
作者
Daniel Dorda,D. Peter,D. Borer,Niko Ben Huber,Irena Sailer,Markus Groß,Barbara Solenthaler,Bernhard Thomaszewski
出处
期刊:Computer Graphics Forum [Wiley]
卷期号:41 (8): 53-61 被引量:3
标识
DOI:10.1111/cgf.14623
摘要

Abstract Algorithms at the intersection of computer graphics and medicine have recently gained renewed attention. A particular interest are methods for virtual surgery planning (VSP), where treatment parameters must be carefully chosen to achieve a desired treatment outcome. FEM simulators can verify the treatment parameters by comparing a predicted outcome to the desired one. However, estimating the optimal parameters amounts to solving a challenging inverse problem. In current clinical practice it is solved manually by surgeons, who rely on their experience and intuition to iteratively refine the parameters, verifying them with simulated predictions. We prototype a differentiable FEM simulator and explore how it can enhance and simplify treatment planning, which is ultimately necessary to integrate simulation‐based VSP tools into a clinical workflow. Specifically, we define a parametric treatment model based on surgeon input, and with analytically derived simulation gradients we optimise it against an objective defined on the visible facial 3D surface. By using sensitivity analysis, we can easily explore the solution‐space with first‐order approximations, which allow the surgeon to interactively visualise the effect of parameter variations on a given treatment plan. The objective function allows landmarks to be freely chosen, accommodating the multiple methodologies in clinical planning. We show that even with a very sparse set of guiding landmarks, our simulator robustly converges to a feasible post‐treatment shape.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
高挑的葵阴完成签到,获得积分10
1秒前
4秒前
Tracy发布了新的文献求助10
5秒前
浅忆完成签到,获得积分10
5秒前
maxyer完成签到,获得积分10
6秒前
秀秀发布了新的文献求助10
7秒前
大面包完成签到,获得积分10
7秒前
Benjamin完成签到 ,获得积分0
8秒前
9秒前
Hushluo发布了新的文献求助30
11秒前
st完成签到 ,获得积分10
12秒前
Gauss应助甜田采纳,获得30
13秒前
笨蛋发布了新的文献求助10
15秒前
赛妮完成签到,获得积分10
15秒前
18秒前
海边的曼彻斯特完成签到 ,获得积分10
18秒前
漂亮糖豆发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
21秒前
成就的迎夏完成签到,获得积分10
22秒前
邱燈发布了新的文献求助10
22秒前
Yuan完成签到,获得积分10
24秒前
balabala完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
27秒前
27秒前
科研通AI6.3应助秀秀采纳,获得10
27秒前
科研通AI2S应助hAFMET采纳,获得10
28秒前
斯文的尔容完成签到,获得积分10
29秒前
29秒前
脑袋空空的姜姜硕完成签到 ,获得积分10
31秒前
32秒前
33秒前
彭于晏应助感动的紊采纳,获得10
35秒前
35秒前
uu发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
秀秀发布了新的文献求助10
37秒前
37秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7271127
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8891396
关于积分的说明 18796042
捐赠科研通 6945912
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3203840
关于科研通互助平台的介绍 2376719
邀请新用户注册赠送积分活动 2179792