Poseschätzung anhand von CT und Röntgenbildern bei Spondylodese

Mittwoch, 12. Juli 2023

Seit vielen Jahren schon gehört das navigierte Operieren zum klinischen Alltag der Wirbelsäulenchirurgie. Dazu gehört die Unterstützung durch präoperative Computertomographie-Datensätze (CT), sowie die intraoperative Röntgen-Aufnahme mit dem C-Bogen. Innerhalb dieser Arbeit wird ein System zur unterstützenden Einschätzung der Schraubenlage während Spondylodese-Operationen entwickelt und vorgestellt. Es dient der Erstellung und räumlichen Registrierung zwischen digital rekonstruierten Röntgenbildern (DRRs) und einem Referenzröntgenbild mittels eines dazugehörigen präoperativen CT-Datensatzes im DICOM-Format. Ähnlichkeitsmetriken werden dazu empirisch ausgewertet und an die vorliegenden Modalitäten angepasst. Bildsynthese und Metrik werden in einer partikelbasierten Optimierung genutzt, um die virtuelle Kamerapose der DRRs zu approximieren, welche der Emitterpose des realen C-Bogen-Setups relativ zum Patienten entspricht. Hierzu werden die Verfahren Partikelfilter und Partikelschwarm-Optimierung in der Praxis einander gegenübergestellt. Mit der resultierenden Posen-Information lässt sich das virtuelle Kamerafrustum im 3D-Raum rekonstruieren, um damit die Schraubenpose bestimmen zu können.