Bilddaten getriebene Kinematik-Simulation für den Roboter gestützten Kreuzband- und Kniegelenkersatz [online]

Kurzfassung

In zunehmendem Maße wird in der Medizin eine immer höhere
Präzision bei immer komplexeren Eingriffen gefordert. Beim
Ersatz des Kniegelenks oder des vorderen Kreuzbandes wird dieser
Forderung mit einem wachsenden Anteil an Computer und Roboter
gestützten Operationstechniken begegnet. Da für die Planung
einer Knieoperation die Bewegung im Kniegelenk von besonderer
Bedeutung ist, wird in dieser Arbeit ein Verfahren entwickelt,
um die Bewegung auf Basis der in den Computer gestützten
Systemen verwendeten Bilddaten zu simulieren.
Die Grundlage für das Simulationsmodell bilden Bild- und
Bewegungsdaten von 26 Probanden. Da kein Verfahren für eine
Bewegungsaufnahme bekannt ist, mit dem die Position der
beteiligten Knochen ausreichend genau bestimmt werden kann, ohne
den Patienten zu verletzen, wird ein neues Verfahren entwickelt
und zusammen mit den Weiterentwicklungen von zwei bekannten
invasiven Verfahren angewendet und validiert.
Für die Modellbildung wird jeder Proband mit einem Merkmalvektor
beschrieben, der sich aus Merkmalen für die Knochenform und aus
Merkmalen für die Bewegung zusammensetzt. Da die Bewegung eines
Kniegelenks zwingend mit der Form der Knochen verbunden ist,
... mehrkann für einen neuen Patienten unter Verwendung seiner
Formmerkmale im Merkmalraum ein ähnlicher Datensatz des Modells
gefunden werden. Aus den gewonnenen Bewegungsmerkmalen lässt
sich die komplette Bewegung zu einem neuen Patienten
rekonstruieren, ohne diese Bewegung aufgenommen zu haben.
Mit dem entwickelten Modell für die Simulation von
Bewegungsdaten auf Basis der für viele Computer gestützte
Knieoperationen verwendeten Volumendaten ist es gelungen, den
neuen Operationstechniken wichtige Informationen über den
individuellen Bewegungsablauf eines Knies zu liefern und die
Qualität der Planungen zu steigern.