Verwendung eines Ultraschallsimulators zur Datenerfassung, um statistische Modelle von Arbeitsabläufen zu erstellen und ein Trainingssystem zu entwickeln

• Antragsteller: Professor Dr. Helmut Friess; Professor Dr. Nassir Navab, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 142726239

Ultraschall (US) hat wichtige Vorteile gegenüber anderen Bildgebungsmodalitäten. US-Maschinen erzeugen keine Strahlung, sind relativ günstig und weitverbreitet. Außerdem wurden in den letzten Jahren Fortschritte im Bereich des 3D/4D Ultraschalls gemacht. Ein großes Problem ist jedoch, dass es im Gegensatz zu anderen Bildgebungsmodalitäten sehr benutzerabhängig ist. 3D Volumen die mittels CT oder MRI aufgenommen wurde können von verschiedenen Ärzten interpretiert werden. Bei der Verwendung von US sind auch Aspekte wie Blickwinkel und Richtung oder Druck zu berücksichtigen. Daraus entstehen Probleme bei späterer Auswertung von US Bilder, beim Training und für Computer-Assistenzsysteme. Das Hauptkonzept dieses Projekts ist es, einen Simulator zu verwenden um Daten aufzuzeichnen und darauf basierend statistische Modelle zu berechnen, welche die Verwendung von US für eine bestimmte Prozedur repräsentieren. Mit echten Patienten wäre es sehr schwierig viele Daten zu erfassen. Bei der Nutzung eines Simulators ist es einfach eine Vielzahl von Daten zu erfassen, wie etwa: Die Position der Sonde und die relative Position der US-Ebene zu anatomischen Strukturen, die Blickrichtung des Arztes auf dem Monitor und damit auch im Körper des Patienten und Druck der durch die Sonde auf den Patienten ausgeübt. Solche statistischen Modelle können zu unterschiedlichen Zwecken verwendet werden:• Um den Ablauf einer Prozedur zu analysieren und um statistische Werte wie etwa die durchschnittliche Dauer eines Arbeitsschritts, Position und Winkel der Sonde zu erfassen. Man kann auch ein benutzerspezifisches Modell erstellen, das widerspiegelt, welche Ansichten ein Benutzer bevorzugt. Dies kann verwendet werden, um automatisch die bevorzugten Sichten aus einem 3D US Volumen zu generieren• Um automatisch Studenten, die den Simulator verwenden, mit dem statistischen Modell eines Experten zu vergleichen, und um Studenten zu zeigen, wo Abweichungen zum Experten aufgetreten sind (z.B. wo er an die falsche Stelle geschaut hat)• Ein Simulator kann verwendet werden um Prototypen für computergestützte Assistenzsysteme zu implementieren und evaluieren bevor mit Zeit- und Kostenaufwendigen Tier- und Patientenstudien begonnen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Haptisches Gerät
• Gerätegruppe: 3770 Operationsinstrumentarien (außer 374 und 375)