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Bestimmung von Unsicherheitsbeiträgen bei medizinischen Computertomografiemessungen für die bildbasierte navigierte Chirurgie

ISBN: 978-3-86359-230-1

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Kurzübersicht

Die vorliegende Arbeit präsentiert einen möglichen Weg, um die Unsicherheit der medizinischen CT-Bildgebung im Hinblick auf die dreidimensionale Darstellung segmentierter anatomischer Strukturen zu quantifizieren. Die dabei verfolgte experimentelle Vorgehensweise beruht auf der Übertragung von etablierten Verfahren aus dem Bereich der industriellen Koordinatenmesstechnik auf den medizinischen Anwendungsfall.

Bestimmung von Unsicherheitsbeiträgen bei medizinischen Computertomografiemessungen für die bildbasierte navigierte Chirurgie

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Details

Die Realisierung neuer, hochpräziser Operationstechniken, wie der minimal-invasiven Kopf-Chirurgie, ist nur möglich, wenn im Vorfeld des operativen Eingriffs eine belastbare Aussage über den späteren Erfolg bzw. über das bestehende Risiko für den Patienten getroffen werden kann. Bildgebende Verfahren wie die Röntgen-Computertomografie liefern in diesem Zusammenhang wichtige Informationen über die individuelle Patientenanatomie. Dabei werden nicht nur hohe Anforderungen an die visuelle Qualität der erzeugten Bilddaten gestellt. Vielmehr ist es an dieser Stelle von essenzieller Bedeutung, dass relevante Ziel- und Kollisionsstrukturen in Bezug auf ihre Abmaße und räumliche Lage exakt dargestellt werden. Die medizinische CT fungiert dabei aus metrologischer Sicht als Messgerät für die Einheit Meter. Die vorliegende Arbeit präsentiert einen möglichen Weg, um die Unsicherheit der medizinischen CT-Bildgebung im Hinblick auf die dreidimensionale Darstellung segmentierter anatomischer Strukturen zu quantifizieren. Die dabei verfolgte experimentelle Vorgehensweise beruht auf der Übertragung von etablierten Verfahren aus dem Bereich der industriellen Koordinatenmesstechnik (DIN EN ISO 15530-3 und VDI/VDE 2630 2-1) auf den medizinischen Anwendungsfall. Der zweistufig aufgebaute Prozessablauf bewertet zuerst anhand einer Messung von Standardprüfkörpern die generelle Eignung von CT-Systemen zur Lösung dimensioneller Messaufgaben. Die Überprüfung der aufgabenbezogenen Eignung beruht hingegen maßgeblich auf der Erfassung systematischer und zufälliger Messabweichungen an realitätsnahen Prüfmerkmalen, welche sich unmittelbar aus dem zugrunde liegenden Behandlungsprozess ableiten. Zentraler Punkt ist hierbei die Konzeption, Fertigung und Verwendung eines neuartigen anthropomorphen Phantoms, welches im Rahmen der experimentellen Unsicherheitsbetrachtung als Prüfkörper fungiert. Durch die Kombination aus regelgeometrischen Elementen und der Einbindung eines auswechselbaren Kadaverpräparats werden alle gestellten Anforderungen befriedigt, die sich im Hinblick auf die Kalibrierbarkeit der abgeleiteten Prüfmerkmale und die geforderte anatomische sowie radiometrische Ähnlichkeit des Phantoms zu einem menschlichen Vorbild ergeben. Für einen exemplarisch geplanten Eingriff mit einer Bohrkanalführung durch den oberen Bogengang des Labyrinthorgans und manueller Segmentierung der betreffenden anatomischen Strukturen wurde der Unsicherheitsbeitrag der CT-Bildgebung konkret bestimmt.

Zusatzinformation

Autor Pollmanns, Sebastian
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-230-1
Gewicht 0.250 kg
Erscheinungsdatum 23.07.2014
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