Overview

In der Orthopädie spielen die geometrischen Verhältnisse des Bewegungsapparates eine große Rolle. Die Beseitigung von Fehlstellungen oder deren Auswirkungen ist häufig Anlaß orthopädischer Operationen. Diese Eingriffe werden in der Praxis anhand zweidimensionaler Röntgenaufnahmen geplant, wobei die dreidimensionalen Gegebenheiten nur schwer erfaßt werden. Ausgehend von der Analyse des Planungsproblems befaßt sich diese Publikation mit Methoden der computerunterstützten dreidimensionalen Planung derartiger Eingriffe am Beispiel der Umstellungsosteotomie des Oberschenkelknochens. Dazu wird ein Verfahren zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Objektmodellen aus CT-Schichtaufnahmen dargestellt. Die Planung einer optimalen Umstellung sowie die Auswahl von Werkzeugen und Osteosynthesematerial erfolgt an diesen Modellen in einer computergraphischen Simulation des Eingriffs. Zur Operationsdurchführung wird der Einsatz einer operationsunterstützenden Maschine konzipiert. Anforderungen an ein derartiges System werden geklärt und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt. Für eine nicht-invasive Lagebestimmung des Operationsgebietes wird ein Sensorsystem entworfen, dessen grundlegende Funktionen realisiert werden.

Full Product Details

Author:   Johann Prasch
Publisher:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG
Imprint:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K
Volume:   27
Dimensions:   Width: 14.80cm , Height: 1.00cm , Length: 21.00cm
Weight:   0.253kg
ISBN:  

9783540525431

ISBN 10:   3540525432
Pages:   164
Publication Date:   06 April 1990
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   Out of stock  
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Language:   German

Table of Contents

1. Einleitung, Stand der Technik, Zielsetzung.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Stand der Technik.- 1.2.1 Dreidimensionale Rekonstruktion.- 1.2.2 Einsatz rekonstruierter Modelle fur Planung und Implantatfertigung.- 1.2.3 Eingriffsunterstutzung durch Maschineneinsatz.- 1.3 Ziel der Arbeit.- 2. Ansatz einer rechnerunterstutzten Operationstechnik.- 2.1 Operationsproblem, Analyse der Aufgabenstellung.- 2.2 Konzept des Systems.- 2.3 Das Verfahren der Roentgen-Computertomographie.- 3. Verarbeitung von Grauwertbildern zu Konturlinien.- 3.1 Anforderungen und Vorgehen.- 3.2 Bildverbesserung.- 3.3 Verstarkung der Kanten.- 3.4 Konturextraktion.- 4. Dreidimensionale Rekonstruktion durch Triangulation.- 4.1 Anforderungen, Probleme der Triangulation.- 4.2 Struktur des Rekonstruktionssystems.- 4.3 Ansatze zur Loesung 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 UEberpufung der Plausibilitat.- 4.6 Polygonapproximierung.- 4.7 Triangulation.- 4.8 Abschluss von Objekten.- 5. Computergestutzte Planung einer Osteotomie durch Simulation.- 5.1 Anforderungen.- 5.2 Begriffserklarungen.- 5.3 Einbindung der Planung in ein bestehendes Simulationssystem.- 5.4 Funktionen zur Veranderung von Objekten.- 5.4.1 Trennen eines Objekts durch ebenen Schnitt.- 5.4.2 Gestaltveranderung 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. Operationsunterstutzende 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 Ausgefuhrte 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 Roentgenbildverstarker.- 7.2 Modellbildung, Koordinatensysteme, Methoden.- 7.2.1 Modellbildung zur Systementwicklung.- 7.2.2 Definition verwendeter Koordinatensysteme.- 7.2.3 Methoden der Konturbeschreibung, Ansatze 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 fur 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 Abschatzung der Genauigkeit.- 7.3.8 Einflusse der Zentralprojektion.- 7.4 Bestimmung der Position.- 7.4.1 Loesungsansatze.- 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 Einfuhrung.- 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 Genauigkeitsabschatzung.- 7.5 Ausblick auf Moeglichkeiten der Systemanpassung.- 7.5.1 Verbesserte Abstandserfassung.- 7.5.2 Reduzierung des Berechnungsaufwands.- 7.6 Referierung des Sensorsystems.- 8. Zusammenfassung und Ausblick.- 9. Literaturverzeichnis.

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