ZIB-Logo
KONRAD-ZUSE-ZENTRUM
FÜR INFORMATIONSTECHNIK
BERLIN

Matheon A17

Computergestützte Operationsplanung

 

Beschreibung

Dieses Projekt erfolgt in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Medizinische Planung (Projekt CAS-MKG).
Patientenspezifische Behandlungsmethoden, insbesondere chirurgische Eingriffe, erfordern eine detailliert und exakte Planung. Wir befassen uns hier mit zwei Gebieten: (Festkörper-)Implantatdesign und Osteotomie.

Implantatdesign

Zur Behandlung kongenitaler Fehlbildungen und traumatischer Schäden des Gesichtsschädels verwendet man patientenspezifische Implantate um Knochenstrukturen zu ergänzen oder zu ersetzen. Sowohl Form als auch Position des Implantates beeinflussen das umgebende Weichgewebe und somit auch das Aussehen des Patienten. Folglich ist die Bestimmung dieser Parameter von höchster Relevanz im Bezug auf den Erfolg der Operation.  Aktuell wird die Form des Implantates geschätzt und anschließend, im Laufe der Operation, angepasst. Diese Methode ist sowohl aufwendig als auch zeitintensiv. Die Umsetzung dieser Aufgabe mit Hilfe von CAD und einer Simulation des Ergebnisses vor der Operation verspricht eine kürzere Dauer des Eingriffs und ein verifizierbares Ergebnis.

In engem Zusammenhang zu diesem Problem ist die chirurgische Wiederherstellung einer gebrochenen Orbita (Augenhöhle). Um die Augen, welche bei Bruch der Orbita ihre Position verändern, wieder auszurichten werden manuell zurechtgebogene Titangitter eingesetzt. Im aktuellen Stand der Technik werden sowohl natürliche Asymmetrien, als auch das Weichgewebe in der Orbita vernachlässigt. Dementsprechend sind die Ergebnisse einer Operation häufig nicht zufriedenstellend. Ein vielversprechender Ansatz in diesem Kontext ist die Ermittlung von Form und Position des gesuchten Implantates mittels Optimierung der, durch die Verschiebung des umliegenden Weichgewebes festgelegten, Form und Orientierung des Augapfels.

Osteotomie

Kongenitale und traumatische Deformationen der unteren Extremitäten werden häufig mittels Osteotomie behandelt. Hierzu wird ein langer Knochen geteilt, neu positioniert und wieder zusammengesetzt. Als Folge solch einer Änderung des Bewegungsapparates können langfristig Schädigungen desselben auftreten. Diese möglichen Beeinträchtigungen müssen vor der Behandlung zuverlässig beurteilt und bewertet werden. Heutzutage liegt diese Aufgabe in erster Linie in der Hand des Chirurgen und ist von dessen Erfahrung abhängig. Um die zu einer objektiveren Bewertung notwendigen Informationen zu gewinnen, ist die Simulation der Mechanik des Bewegungsappartes erforderlich.

Weitere Informationen finden sich in der ausführlichen Projektbeschreibung.

Mitarbeiter

Sebastian Götschel
Lars Lubkoll
Jonathan Youett (FU Berlin)
Stefan Zachow

Studentische Mitarbeiter

Felix Lehmann


Verantwortlich

Peter Deuflhard
Ralf Kornhuber (FU Berlin)
Oliver Sander (FU Berlin)
Martin Weiser

Partner

Medizinische Universität Wien/Österreich, Universitätsklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (Rolf Ewers)

Finanzierung

DFG-Forschungszentrum Matheon "Mathematik für Schlüsseltechnologien"

Dauer

06/2010 - 05/2014


In Verbindung stehende Artikel:

MATHEON A17