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Intraoperative 3D Zement-Rekonstruktion zur computer-assistierten Revisionshüftendoprothetik auf Basis von 2D Röntgen-Bildgebung
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Published: | November 11, 2003 |
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Fragestellung
Die zur der fluoroskopisch navigierten Entfernung hinreichend genaue 3D Rekonstruktion des femoralen Zements durch Segmentierung möglichst weniger klassischer 2D Röntgenbilder verlangt die Entwicklung eines speziellen mathematischen Verfahrens zur automatischen Oberflächeninterpolation. Das Resultat muß ein im Rahmen technischer Möglichkeiten entfernbares 3D Modell sein, dessen Geometrie mit der des zu navigierenden Bearbeitungswerkzeugs korreliert.
Methoden
Die Entwicklungsarbeit basierte auf experimentellen Studien an Querschnitten menschlicher Femura mit zementierten Kunststoffprothesen., die. In jedem mit 600 dpi gescannten Schnittbild wurde der Zement manuell mittels einer virtuellen verformbaren Schablone segmentiert. Dies diente der Simulation von Röntgenprojektionen aus beliebiger Richtung und der Validierung des auf Basis dieser Röntgenbilder generierten 3D Modells. Systematische Fehler bei der Akquisition von Röntgenbildern, der Positionsmessung oder der manuellen Segmentierung konnten dadurch weitgehend ausgeschlossen und die Genauigkeit der 3D Zementrekonstruktion selektiv überprüft werden.
Ergebnisse
Mit steigender Anzahl der verwendeten Röntgenbilder konnte der Abstandsfehler der Modellkontur zum Original sukzessive reduziert werden. Bereits fünf in bestimmtem Verhältnis zueinander akquirierte Bilder erwiesen sich als ausreichend und effizient, da hierunter distal kein Fehler größer 1 mm mehr gemessen wurde und durch sechs oder mehr Bilder eine signifikante Verbesserung nicht zu erreichen war.
Schlussfolgerungen
Das Verfahren eignet sich für den CAOS-Einsatz.