Medical Cluster Award - Software kann CT ersetzen

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Zusammenfassung der Master-arbeit von Steffen Schumann

Bei der Diagnose und Planung von hüftspezifischen Eingriffen können 3D-Modelle der Patientenanatomie den Chirurgen wesentlich unterstützen. Normalerweise werden diese 3D-Modelle basierend auf Computertomografie-Aufnahmen berechnet. Dies ist allerdings mit einer Belastung des Patienten durch Röntgenstrahlung sowie hohen Kosten für das Gesundheitssystem verbunden. Da für die Diagnose routinemässig zwei konventionelle 2D-Röntgenbilder des Hüftgelenks aufgenommen werden, ist die Idee entstanden, nur basierend auf diesen zwei Röntgenaufnahmen die 3D-Patientenanatomie zu rekonstruieren.

Für eine skalierte Aufnahme der Röntgenbilder wurde eine Kalibriereinheit entwickelt, die zwischen Röntgenquelle und Patient platziert wird. Die Kalibrierung ermöglicht zum einen die exakte Vermessung von Knochenstrukturen, zum anderen kann anhand der Vorrichtung die räumliche Lage der beiden Röntgenbilder erfasst werden. Da die Information basierend auf den zwei Röntgenbildern nicht ausreichend ist, um den Knochen dreidimensional exakt zu rekonstruieren, wurde zusätzlich ein generisches Modell des oberen Oberschenkelknochens erstellt mit dem Ergebnis einer patientenspezifischen Anatomie des Oberschenkelknochens.

Die Genauigkeit dieses Rekonstruktionsverfahrens wurde im Rahmen einer Studie anhand von 17 Kadaverknochen getestet, die vom Institut für Anatomie in Bern zur Verfügung gestellt wurden. Für jeden Knochen wurden am Inselspital in Bern zwei Röntgenbilder aufgenommen, die anschliessend kalibriert und zusammen mit dem generischen Modell verwendet wurden, um ein 3D-Oberflächenmodell des Knochens zu rekonstruieren.

Zurzeit wird am Institut für Chirurgische Technologie und Biomechanik der Universität Bern die Rekonstruktion weiterer Knochenstrukturen basierend auf 2D Röntgenaufnahmen erforscht.