Präzise, markerlose semantische Lageverfolgung von Weichgeweben

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Betz; Professor Dr.-Ing. Alexander Schlaefer
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik ; Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528632022

Bei komplexeren chirurgischen Eingriffen ist die genaue Bestimmung der Lage des Zielgebietes sowie benachbarter Strukturen wichtig, beispielsweise um die Verletzung von Nerven oder Gefäßen zu vermeiden. Daher haben sich für viele Operationen Navigationsverfahren etabliert, um die Operierenden zu unterstützen. Meist werden vorab anhand von Bilddaten, beispielsweise Magnetresonanz- oder Computertomographiebildern, Informationen zur Lage der Strukturen gewonnen. Um diese während der Operation auf die Patienten abzubilden, werden typischerweise optische oder elektromagnetische Lageverfolgungssysteme eingesetzt. Die dafür verwendeten künstlichen Landmarken lassen sich gut an Instrumenten anbringen, sind aber für die Bestimmung der Lage von Weichgeweben weniger geeignet. Auch eine Lokalisation anhand von Kamerabildern ist oft durch fehlende Merkmale an der Gewebeoberfläche erschwert. Im Projekt wird ein neuartiges Lageverfolgungssystem auf Basis volumetrischer Bildgebung mit schneller optischer Kohärenztomographie entwickelt. Dabei sollen vor allem zwei mögliche Vorteile dieses Ansatzes evaluiert werden. Einerseits kann die Erfassung von Signalen unterhalb der Oberfläche auch dann natürliche Landmarken nutzen, wenn die Oberfläche selbst glatt und ohne wesentliche sichtbare Struktur beschaffen ist. Die hohe räumliche Auflösung ermöglicht darüber hinaus eine vergleichsweise genaue Lokalisation der Landmarken. Andererseits können die Signale auch Hinweise auf die Art der verfolgten Gewebe liefern. Über die Art der repräsentierten Gewebe hinaus haben die so definierten natürlichen Landmarken auch eine Bedeutung hinsichtlich Ihrer Lage in Bezug auf die Zielstrukturen. Die Verwendung von kleinen Bildvolumen mit natürlichen Landmarken bietet den Vorteil einer flexiblen Definition von Landmarken zur Lageverfolgung. Wesentliche Fragestellungen des Projektes betreffen die Auswahl sowie die schnelle und genaue Lokalisation einzelner Landmarken und die Untersuchung, wie weitgehend sich Gewebe im Signal unterscheiden und wie sich dies bei der Platzierung und Aktualisierung der Landmarken im OP-Verlauf berücksichtigen lässt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen