Intraoperative Instrumentennavigation

Siegfried Möckel richtet sich mit diesem Buch in erster Linie an Ingenieure der Medizintechnik. Es ist aber so allgemeinverständlich gehalten, daß es auch für technisch interessierte Mediziner auf dem Gebiet der Chirurgie von Interesse ist. Siegfried Möckel vergleicht die Einsatzmöglichkeit der Lagevermessung von Objekten im Operationssaal mit Hilfe von akustischen, optischen und elektromagnetischen sowie hybriden Verfahren. Nach der Lagevermessung werden die Modelle der Objekte, also die segmentierte Tomografie des Patienten und das CAD-Modell des Instruments oder Roboters, gemeinsam visualisiert. Sie erlauben so - einen Abgleich der Operationsplanung mit dem tatsächlichen Operationsverlauf, - eine einfache Navigation von Instrumenten in anatomisch komplizierten Region, - eine geringere Traumatisierung des Patienten sowie - eine Genauigkeitssteigerung der Endeffektor-Position eines zusätzlich eingesetzten Roboters. Eines der Kernprobleme der Navigation im Operationssaal liegt in der Abschattung des Objektes durch das medizinische Personal und Gerät gegenüber dem beobachtenden System wie zum Beispiel einem Kamera- oder Antennenarray. Zur Überwindung dieses Problems wurden drei Ansätze untersucht und in Prototypen validiert: 1. Hochfrequente elektromagnetische Wellen bei 77,85 Mhz im Bereich der Kopfchirurgie; 2. ein gegenüber konventionellen Systemen um eine Größenordung verkürzter Abstand zwischen einem optischen Beobachter und Objekt für den Bereich der Mund-Kiefer-Gesichts-Chirurgie; 3. die hybride Kombination von verschiedenen Verfahren mit einer anschließenden Fusion der redundanten Daten. Das hybrid-redundante Verfahren dient zusätzlich der Steigerung der räumlichen und zeitlichen Genauigkeit von vermessener Position und Orientierung. Weiterhin wurde ein kommerziell verfügbares Navigationssystem auf akustischer Basis in seiner Leistungsfähigkeit und Robustheit gegen Störungen verbessert, so daß nun schallemittierende Instrumente wie Fräser und Bohrer navigiert werden können. Die Untersuchung entstand als von der Deutschen Forschungsgemeinschaft als Teil des Projektes "Intraoperative Instrumentennavigation" im Sonderforschungsbereich "Rechner- und sensorgestützte Chirurgie" geförderte Dissertation.