Time-of-Flight Kameratechnik für Augmented Reality in der computergestützten Chirurgie

Kurzfassung

Medizinische Interventionen werden zunehmend durch Augmented Reality unterstützt, um aus prä-operativen Bildern zusätzliche Informationen über die Anatomie und Pathologie des Patienten zu erhalten. Dazu bedarf es einer Registrierung mit einer intra-operativen Bildgebungsmodalität wie C-Bogen Computertomograph (CT), Ultraschall oder Endoskop. In diesem Beitrag untersuchen wir das Potential der neuartigen Time-of-Flight (ToF) Kameratechnik für die markerlose Registrierung. Dafür wurden korrespondierende CT- und ToFAufnahmen je einer explantierter Leber von Schwein und Mensch akquiriert, die vor den Aufnahmen mit Zielmarkern ausgestattet wurden. Durch die angewendete Registrierungsmethode wurden die CT-Marker auf die 2D ToF-Marker aus dem ToF-Intensitätsbild abgebildet und der 2D Target Visualization Error (TVE) als Qualitätsmaß bestimmt. Zus ätzlich wurden Videoaufnahmen der untersuchten Organe gemacht, um den 2D TVE einer bekannten marker-basierten Registrierungsmethode zur Schätzung der Kameraposition (Inside-Out Tracking) bestimmen zu können. Die ToF-basierte markerlose Registrierung ergab einen mittleren TVE von 2.3 ± 1.3 mm. Im Vergleich dazu lag der TVE der markerbasierten Registrierung bei 0.9 ± 0.4 mm.