Computerunterstützte Planung von chirurgischen Eingriffen in der Orthopädie

Inhaltsangabe1. Einleitung, Stand der Technik, Zielsetzung.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Stand der Technik.- 1.2.1 Dreidimensionale Rekonstruktion.- 1.2.2 Einsatz rekonstruierter Modelle für Planung und Implantatfertigung.- 1.2.3 Eingriffsunterstützung durch Maschineneinsatz.- 1.3 Ziel der Arbeit.- 2. Ansatz einer rechnerunterstützten Operationstechnik.- 2.1 Operationsproblem, Analyse der Aufgabenstellung.- 2.2 Konzept des Systems.- 2.3 Das Verfahren der Röntgen-Computertomographie.- 3. Verarbeitung von Grauwertbildern zu Konturlinien.- 3.1 Anforderungen und Vorgehen.- 3.2 Bildverbesserung.- 3.3 Verstärkung der Kanten.- 3.4 Konturextraktion.- 4. Dreidimensionale Rekonstruktion durch Triangulation.- 4.1 Anforderungen, Probleme der Triangulation.- 4.2 Struktur des Rekonstruktionssystems.- 4.3 Ansätze zur Lösung von Teilproblemen.- 4.4 Automatische Trennung von Innen- und Außenkonturen.- 4.5 Verarbeitung von Strukturverzweigungen und Zuordnung der.- Konturen.- 4.5.1 Vorgehensweise.- 4.5.2 Erzeugung von Gebietsmasken.- 4.5.3 Auftrennung der Konturen.- 4.5.4 Zuordnung der Konturen und Überpüfung der Plausibilität.- 4.6 Polygonapproximierung.- 4.7 Triangulation.- 4.8 Abschluß von Objekten.- 5. Computergestützte Planung einer Osteotomie durch Simulation.- 5.1 Anforderungen.- 5.2 Begriffserklärungen.- 5.3 Einbindung der Planung in ein bestehendes Simulationssystem.- 5.4 Funktionen zur Veränderung von Objekten.- 5.4.1 Trennen eines Objekts durch ebenen Schnitt.- 5.4.2 Gestaltveränderung durch Verschneidung von Objekten.- 5.4.3 Verbindung von getrennten Objekten.- 5.4.4 Meßfunktionen.- 5.5 Ablauf einer beispielhaften Planung.- 5.6 Simulation des Werkzeugeinsatzes, Auswahl von Osteosynthese-material.- 6. Operationsunterstützende Maschine.- 6.1 Anforderungen.- 6.2 Mechanik.- 6.3 Hygiene.- 6.4 Sicherheit.- 6.5 Programmgenerierung.- 6.6 Sensorik, Bestimmung der Lage des Operationsobjekts.- 6.6.1 Allgemeines.- 6.6.2 Verfahren zur Lagebestimmung.- 6.6.2.1 Ausgeführte Verfahren bei Maschineneinsatz in der Medizin.- 6.6.2.2 Angewandte Verfahren der Lagefixierung in der Medizin.- 6.6.2.3 Folgerungen und Anforderungen an ein Sensorsystem.- 6.7 Layoutgestaltung.- 7. Entwurf eines Sensorsystems zur Lagebestimmung des Operationsziels.- 7.1 Grundkonzeption des Sensorsystems.- 7.1.1 Sensorprinzip, Definition der Objektmerkmale.- 7.1.2 Konzeption des Sensorsystems.- 7.1.3 Röntgenbildverstärker.- 7.2 Modellbildung, Koordinatensysteme, Methoden.- 7.2.1 Modellbildung zur Systementwicklung.- 7.2.2 Definition verwendeter Koordinatensysteme.- 7.2.3 Methoden der Konturbeschreibung, Ansätze zur 3D-Lage-bestimmung.- 7.3 Bestimmung der Orientierung.- 7.3.1 Konzeptionelle Struktur des Moduls.- 7.3.2 Versuchsaufbau und Rechnerkonfiguration.- 7.3.3 Konturerzeugung.- 7.3.3.1 Konturdetektion in der Kameraaufnahme.- 7.3.3.2 Konturerzeugung vom CAD-Modell.- 7.3.4 Beschreibungsformen für Konturen.- 7.3.4.1 Anforderungen.- 7.3.4.2 Konturfunktion.- 7.3.4.3 Konturmerkmale.- 7.3.5 Optimierung der Projektionsebene.- 7.3.5.1 Analyse des Optimierungsproblems.- 7.3.5.2 Optimierungsverfahren.- 7.3.5.3 Struktur der Optimierung.- 7.3.6 Bestimmung der Drehung in der Bildebene.- 7.3.7 Abschätzung der Genauigkeit.- 7.3.8 Einflüsse der Zentralprojektion.- 7.4 Bestimmung der Position.- 7.4.1 Lösungsansätze.- 7.4.2 Definition der Paßpunkte.- 7.4.3 Anordnung der Abbildungssysteme.- 7.4.3.1 Parallele Anordnung der optischen Achsen.- 7.4.3.2 Winkelanordnung der optischen Achsen.- 7.4.4 Eichung des Sensorsystems.- 7.4.4.1 Einführung.- 7.4.4.2 Skalierungsfaktor, Hauptpunkt.- 7.4.4.3 Betrachtung der idealen Abbildung, erster Schritt der Eichung.- 7.4.4.4 Linsenverzerrungen, zweiter Schritt der Eichung.- 7.4.5 Genauigkeitsabschätzung.- 7.5 Ausblick auf Möglichkeiten der Systemanpassung.- 7.5.1 Verbesserte Abstandserfassung.- 7.5.2 Reduzierung des Berechnungsaufwands.- 7.6 Referierung des Sensorsystems.- 8. Zusammenfassung und Ausblick.- 9. Literaturverzeichnis.