Virtual endoscopy of multi-modal 3D datasets in surgical navigation

Seit beinahe zwei Jahrzehnten finden Endoskopie Anwendung in der Hals-Nasen-Ohren-Chriurgie. Den Fortschritten in der Therapie durch den Einsatz minimaler invasiver Operationstechniken, sei aber eine Reihe von Punkten gegenübergestellt: es müssen speziell geschulte und mit der Technik vertraute Chirurgen eingesetzt werden, das Operationsfeld ist nicht direkt einsehbar, die Abbildungen durch das Endoskop differiert von den gewöhnten Wahrnehmungen, in den Körperhöhlen ist nur sehr wenig Platz für zusätzliche chirurgische Instrumente. Durch die erhöhte Gefahr, sensible anatomische Strukturen wie den Sehnerv oder die Arteria varotis interna zu verletzen, ergibt sich für diesen Bereich der minimal invasiven Chirurgie ein breitgestreutes Anwendungsgebiet für moderne chirurgische Navigationssyteme. Dabei wird, bedingt durch die steigende Qualität und Verfügbarkeit moderner dreidimensionaler (3D) Bildgebungsverfahren, die Position der Operationsinstrumente relativ zu einer 3D Visualisierung des Operationsgebietes dargestellt (Virtuelle Realität). Im Rahmen dieses Projektes oll die virtuelle Endoskopie auf der Grundlage von multimodalen Bilddatensätzen (CT, MRI) entwickelt werden. Für die Überlagerung (Registrierung) der Bilddaten werden moderne Oberflächen- Punkt-Fusionsmethoden entwickelt und implementiert. Diese Daten werden zur Simulation der Endoskopie unter Berücksichtigung der Abbildungsgeometrie des jeweils verwendeten Systems verwendet. Das perspektivische Volume Rendering wird aufgrund eines generalisierten Kameramodels implementiert, das flexibel bezüglich einer Variation der Linsenanordnungen ist. Zusätzlich wird ein Modul zur 3D Visualisierung der Instrumentenposition entwickelt. Durch die Echtzeitdarstellung relativ zu einer mulitmodalen 3D Darstellung des Operationsfeldes soll die intuitive Orientierung für den Chirurgen ermöglicht werden. Dieses Projekt kombiniert komplementäre Information verschiedener bildgebener Systeme aus dem klinischen Bereich in einem chirurgischen Navigationssystem. welches den Bedürfnissen der modernen minimal invasiven Operationstechnik entspricht.