97. Jahrestagung der DOG 1999

K 407

VIRTUELLE VITREKTOMIE - COMPUTERSIMULATION EINER INTRAOKULAREN AUGENOPERATION

C. Wagner1, M. Schill1, M. Hennen1, B. Jendritza2, M. C. Knorz2, H.-J. Bender3

Vorgestellt wird ein computerunterstützter, medizinischer Simulator, der die Durchführung einer virtuellen Vitrektomie ermöglicht. Der Operateur arbeitet dabei mit Originalinstrumenten in einem mechanischen Auge und betrachtet das computergenerierte Operationsszenario auf einem Stereodisplay. Neben dem Training der Navigation im Auge wird durch erste biomechanische Modelle die Interaktion mit pathologischen Strukturen (z.B. Membranentfernung bei diabetischer Retinopathie) ermöglicht.
Der Simulatoraufbau umfaßt ein Modell des Operationstisches, ein mechanisches Auge, drei CCD-Kameras, ein Stereodisplay und einen Computer. Das mechanische Auge besitzt - wie das echte Auge - drei Rotationsfreiheitsgrade. Die rückstellenden Kräfte der Augenmuskeln wer-den durch Federn nachgeahmt. Mit den Kameras wird die Bewegung der Instrumente und des mechanischen Auges erfaßt und an den Computer übermittelt. Die Kameras sind dazu unter dem Operationstisch montiert und blicken über einen Spiegel in das mechanische Auge.
Instrumente und Auge sind mit Lichtpunkten markiert. Aus den Positionen der projizierten Lichtpunkte auf den CCD-Sensoren der Kameras ermittelt der Computer durch stereoskopische Rückprojektion die Lage der Objekte im Raum. Daraus wird in Echtzeit ein computer-graphisches Modell der Operationssituation erzeugt und dargestellt.
Das Modell wird durch zwei Lichtquellen beleuchtet: der ins Auge eingeführten, bewegbaren Kaltlichtquelle und dem durch die Linse eintretenden ambienten Licht. Die Visualisierung schließt den Schlagschatten des Vitrektors auf der Retina ein. Statt des Stereomikroskops werden im Simulator zwei kleine LCD-Monitore verwendet, die durch Okulare betrachtet stereoskopische Bilder liefern.
Als Rechnerplattform dient ein PC, der neben der computergraphischen Darstellung auch die Berechnung der biomechanischen Modelle für die Bestimmung der Gewebsreaktionen übernimmt. Die Simulation erfolgt mit 15 bis 20 Bildern pro Sekunde und vermittelt damit den realistischen Eindruck einer echten Operation. 1 Lehrstuhl für Informatik V, Universität Mannheim, B6 26, D-68131 Mannheim,
2 Universitäts-Augenklinik, Klinikum Mannheim gGmbH, D-68135 Mannheim,
3 Institut für Anästhesiologie, Klinikum Mannheim gGmbH, D-68135 Mannheim


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