Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Patent

Verfahren, Anordnung und Computerprogrammprodukt zur Lageerfassung eines zu untersuchenden Objektes

2017 , Engel, Sebastian , Katanacho, Manuel , Keeve, Erwin , Uhlmann, Eckart

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Anordnung und eine Computerprogrammprodukt zur Lageerfassung eines zu untersuchenden Objekts (1, 2), an dem ortsfest ein Marker (3) mit einer optisch auslesbaren Struktur (4) angeordnet ist, die zumindest Abmessungen und/oder eine Größe des Markers (3) codiert kennzeichnet. Hierzu erfolgt ein optisches Aufnehmen (8) mindestens eines Einzelbilds (21) des zu untersuchenden Objekts mit einer optischen Aufnahmeeinheit (5) und Übermitteln des mindestens einen Einzelbilds (21) an eine Auswerteeinheit (7), ein Durchführen einer Markerlokalisation (9) in dem mindestens einen Einzelbild (21) durch die Auswerteeinheit (7), ein Festlegen eines Bildausschnitts (10) in dem mindestens einen Einzelbild (21) durch die Auswerteeinheit (7), in dem sich der Marker befindet, ein Durchführen einer Markerdetektion (11) durch die Auswerteeinheit (7), bei der die an dem oder auf dem Marker (3) angeordnete Struktur (4) erfasst wird, und ein Verarbeiten der bei der Markerdetektion (12) erfassten Struktur (4), wobei zumindest eine Position und bzw. oder eine Orientierung des Markers (3) in Bezug zu der optischen Aufnahmeeinheit (5) aus den durch die Struktur (4) codierten Abmessungen oder der Größe des erfassten Markers (3) und der erfassten Struktur (4) in dem mindestens einen Einzelbild (21) durch die Auswerteeinheit ermittelt und in der Auswerteeinheit (7) gespeichert werden und/oder auf einer Ausgabeeinheit (20) dargestellt werden.

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Verfahren und Vorrichtung zum Aufnehmen eines zu untersuchenden Objektes

2015 , Keeve, Erwin , Käseberg, Marc , Melnik, Steffen , Uhlmann, Eckart , Stopp, Fabian

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines zu untersuchenden Objekts (5). Hierbei wird zunächst ein Volumen, in dem sich das zu untersuchende Objekt (5) befindet, aufgenommen und als erster Bilddatensatz (16) dreidimensional rekonstruiert (15). Nachfolgend wird eine Orientierung des zu untersuchenden Objekts (5) geändert und ein zweiter Scan des Volumens durchgeführt (17). Als zweiter Bilddatensatz wird dieses Volumen durch ein zweites dreidimensionales Rekonstruieren (18) erhalten. Anschliessend erfolgt ein Fusionieren (29) des ersten Bilddatensatzes und des zweiten Bilddatensatzes zu einem dreidimensionalen Gesamtbilddatensatz (30), der das abzubildende Gesamtvolumen mit dem zu untersuchenden Objekt (5) wiedergibt, um eine Abbildungsqualität zu erhöhen und Artefakte in dem Gesamtbilddatensatz zu reduzieren.

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Das etablierte Referenzwerk

2014 , Keeve, Erwin

Es ist eine Freude für dieses Buch das Vorwort schreiben zu dürfen. Es hat sich, inzwischen in der 4. Auflage, als Übersichts- und Referenzwerk für Digitale Dentale Technologien etabliert. Sowohl als Hochschullehrer als auch als Wissenschaftler und Praktiker ist es ein Kompendium, das in Lehre und Forschung, jederzeit griffbereit, einen festen Platz an meinem Schreibtisch hat. Die rasante Entwicklung im dentalen Digitalbereich der letzten Jahre hält weiter an und weckt aufgrund der Möglichkeiten zur Kosten- und Zeitersparnis großes Interesse bei Zahnärzten, Zahntechnikern und Patienten.

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Operationssaal der Zukunft

2014 , Keeve, Erwin

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Blendensystem für eine Strahlenquelle sowie Vorrichtung und Verfahren zum Aufnehmen eines Projektionsbilds und zum Bestimmen einer Relativposition zwischen einer Strahlenquelle und einem Strahlendetektor

2015 , Keeve, Erwin , Engel, Sebastian , Stopp, Fabian , Uhlmann, Eckart , Käseberg, Marc

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blendensystem (3) für eine Strahlenquelle (1) sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufnehmen eines Projektionsbilds (7) und zum Bestimmen einer Relativposition zwischen einer Strahlenquelle (1) und einem Strahlendetektor (2) aus dem Projektionsbild (7).; Das Blendensystem (3) zum Erzeugen des Projektionsbilds (7) eines auf dem Strahlendetektor (2) abbildbaren Objekts (4) durch ein von der Strahlenquelle (1) ausgesandtes, das Blendensystem (3) durchlaufendes Strahlenbündel (5), wobei das Blendensystem (3) einen strahlenundurchlässigen Marker (20) mit mindestens einer Referenzstruktur (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Marker (20) an dem Blendensystem (3) derart angeordnet ist, dass ein Zentralstrahl (6) des Strahlenbündels (5) das Blendensystem (3) ungehindert passiert und die Referenzstruktur (19) stets durch einen Schatten in dem Projektionsbild (7) des Objekts (4) sichtbar ist zum Bestimmen eines Kontrasts des Schattens der Referenzstruktur (19) in dem Projektionsbild (7), wobei der Kontrast des Schattens in dem Projektionsbild (7) durch eine maximale Absorption der Strahlen an der Referenzstruktur (19) maximiert ist.

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Visuelle Navigation - Systemkonzept für die navigierte Chirurgie

2015 , Katanacho, Manuel , Engel, Sebastian , Winne, Christian , Özbek, Christopher , Kosmecki, Bartosz , Keeve, Erwin

Es wird ein Videobild-basiertes Systemkonzept für die navigierte Chirurgie vorgestellt. Durch eine in chirurgische Instrumente integrierte Kamera wird eine Oberflächenkarte im Sichtfeld der Kamera berechnet und simultan die Lage der Kamera in der Oberflächenkarte bestimmt. Die Oberflächenkarte wird mit präoperativ aufgenommenen CT-Daten registriert, wodurch die Instrumentenlage relativ zum Patienten bekannt ist. Ziel des neuen Ansatzes ist es, chirurgische Navigationssysteme durch die integrierte Messtechnik intuitiver und platzsparender umzusetzen.

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Bildgebendes System, Operationsvorrichtung mit dem bildgebenden System und Verfahren zur Bildgebung

2014 , Winne, Christian , Engel, Sebastian , Keeve, Erwin , Uhlmann, Eckart

The invention relates to an imaging system 200, particularly for an operating device 1000 with a device head 100 that can be adjusted in a mobile manner, comprising: - an image data capturing unit 210 with an image recording unit, particularly an operation camera 211, 212, designed to capture image data 300 in an operating environment OU; - an image data processing unit 220 designed to provide the image data; - an image storage unit 230 designed to hold the image data 300 of the operating environment and volume data of a volume representation 320 assigned to the operating environment. Also provided according to the invention are: - a registration means 260 designed to locate the image recording unit, particularly the operating camera 211, 212, relative to the operating environment; - a virtual pointer means 250 designed to make available, particularly to identify and/or to display, a number of surface points OS of the image data 300 automatically; and - an assignment means, particularly with calculating means 240, designed to assign automatically a volume point VP of the volume representation 320 to at least one of the surface points OS made available.

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Strahlendetektor zum Detektieren einer Strahlung, Aufnahmevorrichtung und Verfahren zum Abbilden eines Zielvolumens und zum Bestimmen eines Scanzentrums innerhalb des Zielvolumens

2015 , Keeve, Erwin , Engel, Sebastian , Fehlhaber, Felix , Uhlmann, Eckart

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlendetektor (1) zum Detektieren einer Strahlung (19), eine Aufnahmevorrichtung (12) und ein Verfahren zum Abbilden eines Zielvolumens und zum Registrieren eines Scanzentrums (18) innerhalb des Zielvolumens. Der Strahlendetektor weist einen Grundkörper mit einer für die zu detektierende Strahlung (19) empfindlichen ersten Oberfläche (2) auf und einer der ersten Oberfläche (2) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Auf der ersten Oberfläche (2) oder direkt auf der zweiten Oberfläche eine Anzeigeeinheit (3) zum Anzeigen einer durch die detektierte Strahlung (19) erzeugten Abbildung angeordnet, die für die zu detektierende Strahlung (19) durchlässig ist, sofern die Anzeigeeinheit (3) auf der ersten Oberfläche (2) angeordnet ist.

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RapidSplint: Virtual splint generation for orthognathic surgery - Results of a pilot series

2014 , Adolphs, Nicolai , Liu, Weichen , Keeve, Erwin , Hoffmeister, Bodo

BACKGROUND:Within the domain of craniomaxillofacial surgery, orthognathic surgery is a special field dedicated to the correction of dentofacial anomalies resulting from skeletal malocclusion. Generally, in such cases, an interdisciplinary orthodontic and surgical treatment approach is required. After initial orthodontic alignment of the dental arches, skeletal discrepancies of the jaws can be corrected by distinct surgical strategies and procedures in order to achieve correct occlusal relations, as well as facial balance and harmony within individualized treatment concepts. To transfer the preoperative surgical planning and reposition the mobilized dental arches with optimal occlusal relations, surgical splints are typically used. For this purpose, different strategies have bee n described which use one or more splints. Traditionally, these splints are manufactured by a dental technician based on patient-specific dental casts; however, computer-assisted technologies have gained increasing importance with respect to preoperative planning and its subsequent surgical transfer. METHODS:In a pilot study of 10 patients undergoing orthognathic corrections by a one-splint strategy,two final occlusal splints were produced for each patient and compared with respect to their clinical usability. One splint was manufactured in the traditional way by a dental technician according to the preoperative surgical planning. After performing a CBCT scan of the patient's dental casts, a second splint was designed virtually by an engineer and surgeon working together, accor ding to the desired final occlusion. For this purpose, RapidSplint, a custom-made software platform, was used. After post-processing and conversion of the datasets into .stl files, the splints were fabricated by the PolyJet procedure using photo polymerization. During surgery, both splints were inserted after mobilization of the dental arches then compared with respect to their clinical usability according to theocclusal fitting.RESULTS:Using the workflow described above, virtual splints could be designed and manufactured for all patients in this pilot study. Eight of 10 virtual splints could be used clinicallyto achieve and maintain final occlusion after orthognathic surgery. In two cases virtual splints were not usable due to insufficient occlusal fitting, and even two of t he traditional splints were not clinically usable. In five patients where both types of splints were available, their occlusalfitting was assessed as being equivalent, and in one case the virtual splint showed even better occlusal fitting than the traditional splint. In one case where no traditional splint was available, the virtual splint proved to be helpful in achieving the final occlusion.CONCLUSIONS:In this pilot study it was demonstrated that clinically usable splints for orthognathic surgerycan be produced by computer-assisted technology. Virtual splint design was realized by RapidSplint®, an in-house software platform which might contribute in future to shorten preoperative workflows for the production of orthognathic surgicalsplints.

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Verfahren und Vorrichtung zum Aufnahmen von Projektionsbildern mit optimierter Bewegungsbahn

2014 , Stopp, Fabian , Käseberg, Marc , Engel, Sebastian , Keeve, Erwin , Fehlhaber, Felix

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Projektionsbildern eines abzubildenden Objekts (7). Die Vorrichtung umfasst eine Strahlenquelle (2), einen Strahlendetektor (1) und eine Steuereinheit (3), wobei die Strahlenquelle (2) durch die Steuereinheit (3) auf einer Bahn (12, 18, 27) in mehrere Positionen verfahren wird, in denen jeweils eine von der Strahlenquelle (2) kegelstrahlförmig um einen Zentralstrahl ausgehende Strahlung ausgesandt wird. Gleichzeitig mit dem Verfahren der Strahlenquelle (2) wird der Strahlendetektor (1) durch die Steuereinheit (3) in mehrere Positionen verfahren, in denen jeweils die von der Strahlenquelle (2) ausgehende und das abzubildende Objekt (7) durchdringende Strahlung zum Aufnehmen eines Projektionsbilds aufgefangen wird.; Die Strahlenquelle (2) und bzw. oder der Strahlendetektor (1) werden hierbei jeweils auf einer durch ein Polynom n-ten Grades beschriebenen und von der Steuereinheit (3) durch eine Optimierung einer vorgegebenen Bahn mit entlang des Zentralstrahls (19, 20) bestimmten, konstantem Abstand zwischen der Strahlenquelle (2) und dem Strahlendetektor (1) oder dem abzubildenden Objekt (7) berechneten Bahn (13, 18, 20, 27) um das abzubildende Objekt (7) verfahren, wobei das Polynom jeweils derart gewählt ist, dass ein Sicherheitsabstand zu dem abzubildenden Objekt (7) eingehalten wird und gleichzeitig ein Abstand zwischen dem Strahlendetektor (2) und dem abzubildenden Objekt (7) minimiert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit einer Befehlsfolge, zum Ansteuern der Vorrichtung und zum Durchführen des Verfahrens.

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