IAPG-JAHRESBERICHT 2011 - IAPG - Jade Hochschule
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PROJEKTE<br />
Mikroskopintegrierte Navigation für die<br />
Neurochirurgie (MINA)<br />
In der bilddatengestützten Navigation werden die sechs<br />
Freiheitsgrade (engl.: „six degrees of freedom“, 6DoF)<br />
zur Beschreibung der relativen Position und Orientierung<br />
zwischen Patient und medizinischen Geräten intraoperativ<br />
in Echtzeit bestimmt und mit präoperativ<br />
aufgezeichneten 3D-Schichtbilddaten verknüpft (CT-<br />
oder MRT-Daten). Für das 6DoF-Tracking kommen bisher<br />
vorwiegend optische Stereosysteme zum Einsatz, die<br />
viel Platz im Operationssaal einnehmen und zu jedem<br />
Zeitpunkt freie Sicht auf das Operationsfeld benötigen.<br />
Für bestimmte klinische Spezialgebiete mit besonders<br />
beengten Platzverhältnissen (Neurochirurgie, HNO-Chirurgie)<br />
kommt es bei Einsatz solcher Systeme zu Problemen<br />
durch Verdeckungen. Im Projekt MINA wird daher<br />
die Miniaturisierung eines optischen 6DoF-Systems und<br />
dessen Integration in ein Operationsmikroskop für die<br />
Neurochirurgie der Firma Möller Wedel GmbH angestrebt.<br />
Bedingt durch die Forderung der Miniaturisierung<br />
des Aufnahmesystems wird das 6DoF-System als<br />
Einkamerasystem realisiert. Bei der Nutzung von Einkamerasystemen<br />
ist mit einer besonderen Empfindlichkeit<br />
gegenüber ungünstigen geometrischen Anordnungen<br />
zwischen Kamera und den zu navigierenden Objekten<br />
zu rechnen und darüber hinaus hängt die erreichbare<br />
Genauigkeit wesentlich von der Konzeption der zu navigierenden<br />
Objekte (Lokatoren) ab. Letzteres betrifft neben<br />
der Qualität und Stabilität der zur Signalisierung der<br />
Lokatoren verwendeten Zielmarken insbesondere deren<br />
26<br />
Im Projekt MINA wird ein bilddatengestütztes Navigationssystem für die Neurochirurgie<br />
entwickelt, das - verglichen mit herkömmlichen Systemen - zwei wesentliche Besonderheiten<br />
aufweist: Zum einen wird für die kontinuierliche Echtzeit-Erfassung der<br />
räumlichen Ausrichtung und Position von Operationsinstrumenten eine Lösung auf Basis<br />
eines Einkamerasystems angestrebt und zum anderen ist die Integration des Aufnahmesystems<br />
in ein Operationsmikroskop vorgesehen.<br />
Stereosystem (links), Operationsmikroskop (rechts)<br />
räumliche Anordnung. Am <strong>IAPG</strong> wurde daher ein Simulationsprogramm<br />
entwickelt, das bereits im Vorfeld der<br />
Entwicklung erster Systemprototypen die Optimierung<br />
des Systems hinsichtlich der räumlichen Anordnung der<br />
3D-Visualisierung der Simulationsergebnisse (Konfidenzellipsoide<br />
in angetasteten Testpunkten) für ausgewählte Szenarien<br />
Passpunkte der Lokatoren sowie umfangreiche Systemuntersuchungen<br />
unter Berücksichtigung des gesamten<br />
Messvolumens und unterschiedlichster Antastszenarien<br />
ermöglicht. Die realitätsnahe Bestimmung der system-<br />
und konfigurationsabhängigen Messabweichungen<br />
basiert dabei auf der Anwendung der Monte-Carlo-<br />
Methode.<br />
• Projektbeteiligte: Prof. Dr. Thomas Luhmann,<br />
Dipl.-Ing. Christian Tepe,<br />
Folkmar Bethmann (M.Sc.)<br />
• Förderung durch das Zentrale Innovationsprogramm<br />
Mittelstand (ZIM)<br />
• Laufzeit: 01.02.<strong>2011</strong> - 31.12.<strong>2011</strong><br />
• Kooperationspartner: Möller-Wedel GmbH,<br />
AXIOS 3D Services GmbH, Institut für Informatik<br />
Oldenurg (OFFIS), <strong>IAPG</strong><br />
• iapg.jade-hs.de/projekte/mina
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