Entwicklung von Verfahren und Elementen zur optischen 3D-Lokalisierung in der computerassistierten Chirurgie
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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Verfahren für die optische 3D-Lokalisierung in der computerassistierten Chirurgie (CAS) unter Verwendung alternativer synthetischer Landmarken, den X-Markern, die mit kompakten Stereokameras im sichtbaren Lichtspektrum erfasst werden. Ziel ist die Verbesserung der Flexibilität und Anwenderfreundlichkeit der optischen Lokalisierung, insbesondere durch die Vereinfachung der Vorbereitung und Einrichtung des benötigten Instrumentariums vor einer Operation. Es wird ein Verfahren zur robusten Detektion und präzisen Lokalisierung einzelner X-Marker im Submillimeterbereich entwickelt, sowie ein neues Verfahren zur strukturbasierten Identifikation und Lokalisierung von Anordnungen mehrerer X-Marker (Referenzkörper). Diese Marker können flexibel angeordnet und an Instrumenten, Strukturen oder direkt auf der Haut des Patienten befestigt werden. Ein zusätzliches Verfahren zur Rekonstruktion von Oberflächenverformungen wird vorgestellt, um Hautverformungen bei der Instrumentenführung zu berücksichtigen. Ein modulares Software-Framework dient als Implementierungsgrundlage für die entwickelten Verfahren, die experimentell validiert werden. Die praktische Anwendbarkeit wird am Beispiel des computergestützten Einsatzes einer Hüftendoprothese skizziert.
