Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blut und Rauch: Operationssimulation noch realer

28.01.2011
Virtuelle Chirurgie mit neuen visuellen Effekten angereichert

Vergossenes Blut und brennendes Fleisch können jetzt genau nachmodelliert werden. Die Entwicklung des Rensselaer Polytechnic Institute soll es ermöglichen, die virtuelle Chirurgie realistischer zu machen.

Üben an Simulatoren

Wie Piloten üben auch Chirurgen ihr Handwerk an Simulatoren. Sensoren in den künstlichen Organen geben die Daten an einen Computer weiter, auf dessen Bildschirm sichtbar wird, wie wirkliche Organe auf einen Eingriff reagieren würden. Dieser Teil der Simulation in Realzeit verbraucht derzeit allerdings den Großteil der Ressourcen von heutigen Hochleistungsrechnern. Andere wichtige Aspekte von Operationen können nicht dargestellt werden und verringern so die Echtheit der Simulation.

Das Gewebe im Unterleib verfügt über sehr viele Blutgefäße. Kommt es beim Kauterisieren zu einem Kontakt von Gerät und Gewebe, entsteht Rauch und es kann zu einer Blutung kommen. Diese Effekte sind in einer Simulation nur schwer darzustellen. Der Grund dafür ist, dass derartige Simulationen es erfordern, dass jedes Mal Gleichungen für die Dynamik von Flüssigkeiten gelöst werden. Die derzeitige Technologie braucht dafür Stunden.

Vorprogrammierte visuelle Effekte

Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, das vorprogrammierte visuelle Effekte in die Simulationen einblendet. Am Anfang standen Videos von wirklichen minimalinvasiven Eingriffen, die zeigten wie der Rauch dem Chirurgen die Sicht versperren kann. Diese Clips zeigten den dichten Rauch an der Spitze des Instruments und den weiter entfernten schwachen Rauch. Diese Sequenzen wurden gespeichert und anschließend ein Algorithmus entwickelt, der es dem Computer ermöglicht, sie immer dann aufzurufen, wenn das Gerät zum Kauterisieren eingesetzt wird.

Die Software aktualisiert die eingebundenen Bilder mit 30 Frames pro Sekunde. Das ist schnell genug, um der Simulation einen interaktiven Charakter zu verleihen. Die Dichte des Rauches hängt von der Dauer des Einsatzes des Gerätes ab und vom Abstand zum Operationsgebiet.

Für die Simulation von Blutungen greift ein anderer Algorithmus auf eine Datenbank zu den Gefäßen in einem bestimmten Bereich des Körpers zurück. Das Ausmaß der wahrscheinlichen Blutung wird basierend auf der Tiefe des Einschnitts geschätzt und eine entsprechende Menge an Blut wird auf dem Bildschirm sichtbar. Die Wissenschaftler arbeiten laut NewScientist an weiteren Verbesserungen der Software. Sie soll noch realistischer werden. Denkbar ist sogar ein Einsatz bei Videospielen.

Michaela Monschein | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://rpi.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Highspeed-Laser erkennt Krebs in zwei Minuten
25.04.2017 | University of Hong Kong

nachricht Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation
25.04.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen