Innovative Umgebung für computergestützte Medizin
Dreidimensionale Modelle der skeletalen Muskelmasse eines "typischen" Patienten sind für moderne medizinische Techniken nicht ausreichend. Diagnose und Behandlung verlassen sich bei der Sammlung patientenrelevanter Informationen unvermeidlich auf nicht-invasive Methoden wie medizinische Bildgebungsverfahren. Chirurgen verfügen bisher nicht über Tools für eine simulierte Wanderung durch den menschlichen Körper oder die Option, neue Verfahren virtuell zu bewerten. Vor diesem Hintergrund hat das MULTISENSE-Projekt in einer einzigartigen virtuellen Umgebung für die orthopädische Chirurgie haptische Geräte mit Visualisierungs-Tools vereint. Die haptische Modalität bestimmt Position sowie Maße des Schnitts und bewertet den chirurgischen Zugang durch diesen Schnitt. Zudem könnten Positionierung und Ausrichtung eines Implantats unterstützt sowie funktionelle Beeinträchtigungen aufgrund einer Weichteilschädigung erkannt werden. Kern dieser präoperativen Umgebung für die orthopädische Chirurgie bildet ein halbautomatisches Modellierungs-Tool, das aus mithilfe von Computertomograhie-Scans (CT) gesammelten Daten ein patientenspezifisches Modell erstellt. CT-Scans ermöglichen zwar eine genaue Beschreibung der Knochen unter der Haut, die Muskelmasse ist jedoch schwer zu unterscheiden. Forscher am Istituti Ortopedici Rizzoli in Italien haben diese Herausforderung angenommen und ein spezielles Tool entwickelt, das die interaktive Verformung eines generischen muskuloskeletalen Modells ermöglicht. Dieser interaktive Atlas der Extremitätenanatomie basiert auf detaillierten digitalen Darstellungen des menschlichen Körpers, die im Rahmen des Visible Man-Projektes entwickelt wurden. Er verwendet ein einfaches federbasiertes Modell zur Visualisierung der Muskelkontraktion im Zusammenhang mit den Funktionen der Bänder der unteren Extremitäten. Konturen der Skelettmuskulatur werden auf diesem generischen muskuloskeletalen Modell dargestellt und anschließend synthetischen Scans überlagert, die entlang vordefinierter Achsen erstellt wurden. Diese Konturen werden durch einfache geometrische Operationen verformt und an die darunterliegenden Muskelstrukturen angepasst, um eine exakte Darstellung der funktionellen Anatomie des Patienten zu ermöglichen.
