Mittwoch, 17. Juli 2019
Navigation öffnen

SchwerpunktAugust 2017

01. August 2017
Seite 2/3

Anzeige:


User-Interface
Das User-Interface ist zweigeteilt. Auf der linken Bildhälfte bietet es die Möglichkeit, unterschiedliche Dicken an K-Drähten oder andere Werkzeuge per Fingerklick zu wählen. Auf der rechten Seite des Bildschirms kann der User sich ein aktuelles Röntgenbild der Hand anzeigen lassen. So kann die Lage des K-Drahts im Knochen von Zeit zu Zeit überprüft werden. Im Operationssaal wird dieses Bild durch ein mobiles Röntgengerät erzeugt. Über das User-Interface werden auch die Elemente des „serious games“ an den Benutzer kommuniziert.
 
 
Abbildung 1: Exemplarischer Aufbau des Trainingssystems mit all seinen Komponenten. Auf der rechten Seite der haptische Arm für haptische Kraftrückmeldung und Bahnverfolgung des Bohrers. Die stereoskopische Kamera für das Tracking des Handphantoms auf der gegenüberliegenden Seite. Im Vordergrund befindet sich das Handphantom für die bimanuelle Haptik und im Hintergrund der 3D autostereoskopische Monitor mit Eye-Tracking-Bar. (Bild: OTH Regensburg)
Exemplarischer Aufbau des Trainingssystems mit all seinen Komponenten.




Framework
Um eine Bohrsimulation zu generieren, müssen wichtige Anforderungen an eine Programmierumgebung gestellt werden. Neben einer Möglichkeit zur Echtzeit-Simulierung benötigt man die Option zur Anbindung des haptischen Geräts. Zudem wird ein Volumenobjekt-Rendering, eine Kollisionsdetektion und ein 3D-Raum benötigt, in welchem mehrere integrierte Koordinatensysteme mittels Quaternion- und/oder Matrix-Rotation ineinander übertragen werden können. Diese Anforderungen werden von dem Framework chai3d (www.chai3d.org) der Universität Stanford erfüllt. Diese Open Source C++ Bibliothek für Computer-Haptik wurde erstmals 2003 veröffentlicht und ist unter der BSD-Lizenz kommerziell nutzbar.
 
Visualisierung
Mit realen klinischen Volumendaten aus CT (oder MRT) können Knochen, Weichgewebe und Risikostrukturen durch halbautomatische Segmentierung und digitale Bildverarbeitung für ausgewählte chirurgische Eingriffe aufbereitet und anschließen im chai3d-Framework visualisiert werden. Ein Volumenmodell der Knochen ist unbedingt notwendig, damit eine Bohrung in und durch einen Knochen möglich ist. Denn ein Volumenmodell besteht aus vielen kleinen Subvolumina, sogenannten Voxeln (3-dimensionale quaderförmige Volumenpixel). Diese Voxel können einzeln aus einem Volumen entfernt werden, um somit eine Bohrung durch den Knochen zu simulieren. Für die Visualisierung des Bohrers und der K-Drähte reicht jeweils ein Oberflächenmodell (Mesh-Modell) aus. Diese Oberflächenmodelle werden mit Hilfe eines Laserscanners erstellt. Nach mehreren Bearbeitungsschritten kann aus einer mit Laserimpulsen erzeugte Punktewolke ein zusammenhängendes Mesh-Objekt generiert werden.
 
Bohrmodell
Grundlage für das Bohrmodell ist eine elementare Kollisionsdetektion zwischen einem K-Draht und der Handknochen. Dazu wird ein sogenannter haptischer Punkt an die Spitze des K-Drahts gesetzt. Dieser haptische Punkt, eine einfache Kugel mit eigenem Koordinatensystem, detektiert Kollisionen mit bis zu 3 Voxel. Ist eine Kollision mit einem oder mehreren Voxeln vorhanden, kann das resultierende Kraftfeedback mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus berechnet werden. Die resultierenden Kraftkomponenten in Translation und Rotation werden danach an den haptischen Arm gesendet. Befindet sich der haptische Punkt in Kollision, der K-Draht in Rotation und ist der aufgebrachte Druck gegen den Knochen groß genug, können einzelne Voxel vom gesamten Volumen des Knochens entfernt werden. Ist der Bohrer einige Voxel tief in den Knochen eingedrungen, wird die Lage des K-Drahtes zum Knochen blockiert, sodass der Bohrwinkel nicht mehr veränderbar ist. Wie bei einer „echten“ Bohrung ist der Bohrer nun nur noch in axialer Richtung zu bewegen.
 

 

Das könnte Sie auch interessieren

Aktionsbündnis Patientensicherheit e.V. (APS) vergibt Deutschen Preis für Patientensicherheit 2018

Aktionsbündnis Patientensicherheit e.V. (APS) vergibt Deutschen Preis für Patientensicherheit 2018
© psdesign1 / fotolia.com

In deutschen Krankenhäusern sterben jährlich etwa 15 000 Patienten an Infektionen. Damit diese weitestgehend vermieden und Patienten schnellstmöglich behandelt werden können, ist ein gutes Infektions-management notwendig. Das Kompetenzzentrum „Mikrobiologie und Hygiene" der St. Franziskus-Stiftung Münster verfolgt dazu seit 2014 ein umfassendes interdisziplinäres Gesamtkonzept für mehr Patientensicherheit. Der Fokus liegt dabei auf der Infektionsvermeidung, dem Infektionsmanagement und sowie dem Schutz vor Keimübertragung. Das...

Fleisch und Milchprodukte günstig, raffinierte Kohlenhydrate schlecht

Fleisch und Milchprodukte günstig, raffinierte Kohlenhydrate schlecht
© M.studio / fotolia.com

Eine Studie mit mehr als 218.000 Teilnehmern aus über 50 Ländern zeigt: Nicht nur Obst, Gemüse und Nüsse sind herzgesund und verlängern das Leben, sondern auch nicht-verarbeitetes Fleisch und Milchprodukte. Die konsumierte Menge raffinierter Kohlenhydrate sollte begrenzt werden. Diese Studienergebnisse dürfen allerdings nicht als Freibrief für exzessiven Konsum für Fleisch und fetten Käse gesehen werden, sondern als Plädoyer für eine ausgewogene Ernährung, sagen deutsche Kardiologen.

Sie können folgenden Inhalt einem Kollegen empfehlen:

"Minimalinvasive Handchirurgie: Trainingssystem für chirurgische Eingriffe an komplexen Knochenstrukturen"

Bitte tragen Sie auch die Absenderdaten vollständig ein, damit Sie der Empfänger erkennen kann.

Die mit (*) gekennzeichneten Angaben müssen eingetragen werden!

Die Verwendung Ihrer Daten für den Newsletter können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft gegenüber der rsmedia GmbH widersprechen ohne dass Kosten entstehen. Nutzen Sie hierfür etwaige Abmeldelinks im Newsletter oder schreiben Sie eine E-Mail an: info[at]rsmedia-verlag.de.