Verfahren zur kamerabasierten Instrumentennavigation am Beispiel der HNO-Chirurgie

In dieser Arbeit wird ein kamerabasiertes, chirurgisches Navigationssystem mit einer Lokalisierung anhand der Gesichtsoberflächenstruktur und der softwaretechnischen Verarbeitung der Kamerabilder realisiert. Die Messtechnik des Systems bildet eine HD-Kamera am chirurgischen Instrument. Die Minimierung des Hardware-Aufwands und die Verlagerung der Technologie auf Software-Ebene führt zu einer vereinfachten Handhabbarkeit und intuitiven Anwendung.

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Der Einsatz chirurgischer Navigationssysteme ermöglicht es, operative Eingriffe sicherer und schonender durchzuführen. Konventionelle Navigationssysteme schränken jedoch das OP-Personal aufgrund des großen Platzbedarfs im Operationssaal ein oder werden aufgrund der komplexen und wenig intuitiven Arbeitsabläufe zu selten eingesetzt.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Verfahren und Algorithmen für ein kamerabasiertes Navigationssystems, das durch den Einsatz einer kleinen HD-Kamera am chirurgischen Instrument zu einer vereinfachten Handhabbarkeit und intuitiven Anwendung führt. Die Navigation wird auf Basis der Gesichtsoberflächenstruktur durch eine softwaretechnische Verarbeitung der Kamerabilder realisiert, ohne künstliche Marker zu nutzen. Für eine robuste und präzise merkmalsbasierte Navigation auf der strukturarmen Patientenoberfläche werden neue, kamerabasierte Verfahren zur Kartenerstellung, Registrierung und Lokalisation entwickelt und intelligent kombiniert. Die Technologie wird im Rahmen eines Funktionsprototypen für die HNO-Chirurgie unter klinischen Bedingungen evaluiert.