Chirurgische Kamera-Systeme können optimiert werden

Folkmar Bethmann, Master-Absolvent der Geodäsie und Geoinformatik und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Angewandte Photogrammetrie und Geoinformatik (IAPG) an der Jade Hochschule, wurde jetzt vom Verband Deutscher Vermessungsingenieure (VDV) ausgezeichnet.

Für seine Master-Arbeit zum Thema „Entwicklung einer Monte-Carlo-Simulation zur Optimierung der 6DOF-Navigation mit einem mikroskopintegrierten Einkamerasystem“ erhielt er neben der Anerkennung einen Geldpreis.

In der computerassistierten Chirurgie werden derzeit vor allem Stereokamera-Systeme verwendet, mit deren Hilfe für jeden Zeitpunkt der Operation die Bestimmung der dreidimensionalen Position und Ausrichtung von Operationsinstrumenten möglich ist. Für die Praxispartner Axios 3D Services GmbH und die Möller-Wedel GmbH hat Folkmar Bethmann in seiner Masterarbeit jetzt ein Simulationsprogramm entwickelt, das zur Bestimmung der Genauigkeit von einem alternativen System, das nur eine Kamera benötigt, eingesetzt werden kann.

Ziel des Einkamerasystems ist es, den Chirurgen eine technische Lösung zur Seite zu stellen, die ihre Arbeit möglichst wenig beeinträchtigt. Das Einkamerasystem lässt sich im Gegensatz zu Stereosystemen leicht in Operationsmikroskope, wie sie z.B. in der Neurochirurgie eingesetzt werden, integrieren. „Durch die Integration in das Operationsmikroskop kann die Kamera dicht über den Patienten geführt werden, sodass die Stelle, die operiert werden soll, für den Chirurgen nicht durch Instrumente oder Ähnliches verdeckt wird.“ Im Gegensatz zu Stereokameras, die in der Regel viel Platz benötigen, könne das Einkamerasystem auch bei beengten Verhältnissen insbesondere in der Neurochirurgie und der HNO-Chirurgie eingesetzt werden.

Eine technische Voraussetzung für die Navigation ist die Anbringung von photogrammetri-schen Messmarken an das zu navigierende Objekt. „Die erreichbare Genauigkeit hängt direkt von der räumlichen Anordnung dieser Marken ab. Das in der Arbeit entstandene Simulationsprogramm kann zur Optimierung der räumlichen Anordnung der Messmarken eingesetzt werden“, so Bethmann. „Darüber hinaus hängt die erreichbare Genauigkeit davon ab, in welcher räumlichen Ausrichtung sich das Instrument vor der Kamera befindet. Mit dem Simulationsprogramm können umfassend praxisübliche Instrument-Bewegungen simuliert werden, um auch diesen Einfluss mit zu berücksichtigen.“ Das Ergebnis: bei dem Einsatz von Einkamerasystemen können die geforderten Genauigkeiten erreicht werden. Geplant ist es, nach einem intensiven Austausch mit Praktikern aus der Chirurgie, einen Prototyp zu erstellen.

Die Jury des VDV-Preises hat Bethmanns Masterarbeit als besonders innovativ und in der Praxis anwendbar bewertet, sie entspräche allen formalen Ansprüchen und sei eine hervorragende wissenschaftliche Arbeit.

Der VDV-Preis wird für herausragende Abschlussarbeiten von Absolventen und Absolventinnen der Fachgebiete Vermessung oder Geoinformation an deutschen Hochschulen ausgelobt. Prämiert wird je eine herausragende Diplom-, Bachelor- oder Masterarbeit, die für die Entwicklung des Vermessungs- oder Geoinformationswesens in Theorie und Praxis von Bedeutung sind.

Der VDV ist mit ca. 6.500 Mitgliedern die berufspolitische Vertretung der Vermessungs- und Geoinformationsingenieure in Deutschland.