Interaktive und dynamische Visualisierung für die chirurgische Ausbildung und Interventionsplanung

Abstract

Computerunterstützte Interventionsplanung für chirurgische Eingriffe kann die Qualität, Quantität und auch Machbarkeit komplizierter Eingriffe verbessern. Computerunterstützung erfolgt dabei bei der Bildaufnahme mit modernen CT- und MRT-Geräten, der Analyse und Extraktion von Informationen aus den aufgenommenen Bilddaten, der angemessenen Visua- lisierung und Präsentation dieser Daten sowie bei der Therapieentscheidungsfindung, zum Beispiel durch Abschätzung und Simulation von zu erwartenden Therapieergebnissen. Herausforderungen für die Computerunterstützung stellen unter anderem die Reduktion von Artefakten aus Bildaufnahme und Bildanalyse sowie die standardisierte dynamische Visua- lisierung patientenspezifischer Bilddaten dar. Im Rahmen dieser Arbeit werden Techniken zur Extraktion von qualitativ hochwertigen Oberflächenmodellen für die Visualisierung der durch Bildanalyse gewonnenen dreidimensionalen Patientenanatomie untersucht sowie Techniken zur standardisierten dynamischen Präsentation und effizienten interaktiven Exploration der dreidimensionalen Daten analysiert. Darauf aufbauend werden zwei effiziente Verfahren für die aufgabenangepasste Extraktion von Oberflächenmodellen aus Bildanalyseergebnissen entwickelt. Weiterhin werden Interaktionstechniken zur effizienten Exploration der dreidimensionalen Patientenanatomie evaluiert und es wird ein skriptbasiertes Verfahren zur Unterstützung der interaktiven Exploration und zur Erzeugung standardisierter dynamischer Visualisierungen vorgestellt. Abschließend werden alle erarbeiteten Methoden, Techniken und Erkenntnisse in der Konzeption und Entwicklung eines Lernsystems für die chirurgische Interventionsplanung in der Leberchirurgie zusammengeführt.