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AR-Visualisierung von Echtzeitbildgebung für ultraschallgestützte Leberbiopsien

 
: Bergmann, Tim Alexander
: Kuijper, Arjan; Noll, Matthias

Darmstadt, 2020, 55 S.
Darmstadt, TU, Master Thesis, 2020
Deutsch
Master Thesis
Fraunhofer IGD ()
affine transformation; Augmented reality (AR); calibration; computer assisted surgery; field of view simulation; head mounted display; image guided therapy; infrared tracking systems; intraoperative navigation; liver; marker based tracking; matrix operations; medical imaging; MedVis; Minimally Invasive Surgery; OpenGL; Optical tracking; ultrasound; Lead Topic: Individual Health; Research Line: Computer graphics (CG); Research Line: Human computer interaction (HCI); ultrasonic images

Abstract
In dieser Arbeit wird ein Augmented Reality-System zur Anzeige von Ultraschallbildern direkt am Patienten vorgestellt. Die Überlagerung wird mit der Hilfe von optisch durchsichtigen Head­mounted Displays durchgeführt. Die lagegerichtete Darstellung der Ultraschallbilder basiert auf einem externen optischen Trackingsystem, dem NDI Polaris Vicra. Um die korrekte Überlagerung zu gewährleisten, wird das Sichtfeld eines Trägers mittels angepasster Single Point Active Alignment Method bestimmt. Die Lage der Ultraschallbilder relativ zu den Tracking-Markierungen der Ultra­schallsonde wird mit einer angepassten Pivot-Kalibrierung ermittelt. Zum objektiven Testen des Systems wurde ein Träger-Dummy verwendet, der das Sehen eines Trägers durch Kameras simuliert. Die Lage von Tracking-Markierungen im Sichtfeld des Träger-Dummies konnte mit einem RMSE von 1,1480 mm bestimmt werden. Bei den Tests der Überlagerung der Ultraschallbilder über den darin repräsentierten Strukturen erreicht das System einen Dice-Koeffizienten von 88,33 %. Zur besseren Skalierung der Berechnungsdauer mit der Anzahl der verwendeten Geräte wurden Matrixoperatoren für die verwendeten Transformationsmatrizen optimiert. Die Berechnungen werden im Schnitt mehr als dreimal so schnell durchgeführt wie die allgemeine Implementierung der Operatoren. Das System versetzt behandelnde Ärzte in die Lage, Ultraschallbilder lagegerichtet über den darin repräsentierten Strukturen zu betrachten. Die Anzeige der Bilder auf einem externen Monitor wird dadurch überflüssig.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-605749.html