Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Punktionen per Virtual Reality trainieren

07.04.2017

Am Lübecker Institut für Medizinische Informatik wird die patientenindividuelle 4D-Virtual-Reality-Simulation von Punktionen in atmungsbewegten virtuellen Körpermodellen entwickelt

Am Institut für Medizinische Informatik der Universität zu Lübeck arbeiten Wissenschaftler daran, ein patientenindividuelles Training von hepatischen Punktionseingriffen in atmenden virtuellen Körpermodellen zu entwickeln. Am 6. April ist dazu eine neue Fachveröffentlichung in der renommierten Wissenschaftszeitschrift „Nature Scientific Reports“ erschienen.


Geplante Teststrecken (Nadelpfade)

(Abb.: Mastmeyer et al.)


Dr. Andre Mastmeyer

(Foto: Uni Lübeck)

Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projektes „Patientenindividuelle 4D Virtual Reality Simulation von Punktionen und Radiofrequenz-Ablationen in atmungsbewegten virtuellen Körpermodellen“ (DFG HA 2355/11-2) werden Methoden entwickelt, welche erstens die Trainingsversuche von Medizinstudierenden ohne die Gefährdung realer Patienten und zweitens die personalisierte Planung anstehender realer Punktionseingriffe ermöglichen sollen.

Insbesondere die Anwendungsbeispiele Gallengangspunktion (PTC/D) für die Kontrastierung und Ableitung aufgestauter Gallenflüssigkeit und Lebertumorpunktion für Biopsien sind relevant.

Das plausible haptische Feedback eines speziellen Instrumentensteuerungs- und Kraftrückkopplunggeräts ist für die Akzeptanz des haptischen Rendering im virtuellen Raum von besonderer Bedeutung. Im November 2016 wurden Arbeiten aus dem Projekt zum visuellen Rendering mit dem Bernd-Fischer-Promotionspreis der Universität zu Lübeck gewürdigt.

Im Projektkontext stellt die bei „Nature Scientific Reports“ veröffentlichte Arbeit (Impact-Faktor 5,5) unter Berücksichtigung der modellierten Gewebestrukturen und der Atembewegung nunmehr die haptischen Methoden und die Qualität der Kraftdarstellung dar, also des Erfühlens von Strukturen auf dem virtuellen Nadelpfad. Die haptischen Algorithmen des Simulatorsystems basieren auf (1) teilweise segmentierten Patientenbilddaten und (2) auf einem nichtlinearen Kraftausgabemodell, das an Organgrenzen wirksam ist.

Es wurde die quantitative Bewertung der Kraftfehler vorgenommen, die durch den von den Lübecker Wissenschaftlern verwendeten, effizienten gegenüber dem standardmäßigen, langwierigen manuellen Patientenmodellierungsansatz verursacht wurden. Die Auswertung der Kraftalgorithmen im Vergleich zu einer Kraftausgabe bei vollständig manuell expertensegmentierten Gold-Standard-Patientenmodellen ergibt eine niedrige Differenz von 0,12 N Kraftfehler (RMS) und räumliche Strukturlageunterschiede unterhalb von 2 mm.

Die Kraftfehler wurden auf 31.222 vorher geplanten Teststrecken mit zehn Testpatientendatensätzen ausgewertet. Die Fehler sind unterhalb publizierter räumlich-haptischer Wahrnehmungsgrenzen des menschlichen Hand-Arm-Systems (Abb.). Somit konnte die Plausibilität der Lübecker Haptik-Algorithmen nachgewiesen werden.

Veröffentlichung:
Andre Mastmeyer, Dirk Fortmeier, Heinz Handels: Evaluation of Direct Haptic 4D Volume Rendering of Partially Segmented Data for Liver Puncture Simulation. Nature - Scientific Reports. doi:10.1038/s41598-017-00746-z (SREP-16-21154)

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/articles/s41598-017-00746-z

Rüdiger Labahn | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-luebeck.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Mit maschinellen Lernverfahren Anomalien frühzeitig erkennen und Schäden vermeiden
19.11.2018 | Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI

nachricht LTE-V2X-Direktkommunikation für mehr Verkehrssicherheit
15.11.2018 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Im Focus: Weltweit erstmals Entstehung von chemischen Bindungen in Echtzeit beobachtet und simuliert

Einem Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Universität Paderborn, und Prof. Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut Berlin, ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert. Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und den damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände...

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

Naturkonstanten als Hauptdarsteller

19.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Gen-Radiergummi: Neuer Behandlungsansatz bei chronischen Erkrankungen

19.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mit maschinellen Lernverfahren Anomalien frühzeitig erkennen und Schäden vermeiden

19.11.2018 | Informationstechnologie

Neuer Stall ermöglicht innovative Forschung für tiergerechte Haltungssysteme

19.11.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics