Navigation I (Präop) Flashcards
Warum ist eine Unterscheidung von Navigationssystemen auf Basis prä-operativer vs. rein intraoperativer Informationsgewinnung sinnvoll?
bei rein intraoperativer Informationsgewinnung ist keine Referenzierung notwendig
Welche Rolle spielen in diesem Zusammenhang Lokalisierungssysteme
Lokalisierungssysteme dienen zur Lagebestimmung (-> Navigation) unterschiedlicher Objekte/Geometrien zueinander
Was versteht man unter extrinsichen Referenzierungsverfahren? Nennen Sie drei Beispiele und Ihre Vor- sowie Nachteile.
Referenzierung auf Basis künstlicher Referenzstrukturen:
- Am Knochen fixierte Rahmen (störend für Chirurg/Patienten, zusätzlicher Eingriff)
- Implantierte Markierungsstifte (zusätzlicher Eingriff, 3D Lokalisierungssys. erforderlich)
- Hautmarker (leicht verschiebbar, 3D Lokalisierungssys. eforderlich)
Nennen Sie Fehlermöglichkeiten bei der Referenzierung (mit extrinsischen Referenzmarkern).
Reihenfolge vertauscht, Fehler in Segmentierung, Hautmarker verschoben, Knochenpin gelöst, Messfehler beim intraop. Antasten
Nennen Sie Beispiele intrinsischer Referenzierungsverfahren (sowie Vor- und Nachteile).
- Vermessung anatomischer Markierungspunkte (Identifikation, Genauigkeit)
- optische Abtastung Objektoberfläche (Robustheit)
- Abtastung Knochenoberfläche US (Genauigkeit, Zeit)
Welche Maßnahme(n) sind nach durchgeführter Referenzierung bis zur Planungsumsetzung zwingend erforderlich um die einmal ermittelte Transformationsbeziehung zur Abbildung der Planungsgeometrie in den Operationssitus nutzen zu können? Nennen Sie Maßnahmen für den Fall einer starren (Knochen-)struktur. Was ist bei Weichgewebe zu beachten?
DRB überprüfen! -> Kerbe in Knochen, referenzieren oder über Pointer im Bild verschiedene Punkte überprüfen
Weichgewebe nur näherungsweise referenzierbar, da es sich verformt
Was versteht man unter einer „Dynamischen Referenzbasis“? Welche Aufgabe hat sie?
Mitbewegtes Bezugskoordinatensys., z.B. am Knochen fixiert -> bewegt sich bei Bewegung des Knochens mit um Instrumente etc. dazu referenzieren zu können
Welchen Vorteil hat eine ultraschallbasierte Referenzierung gegenüber einer direkten mechanischen Abtastung der anatomischen Struktur (Beispiel?).
transkutan, nicht-invasiv, Bsp.: Referenzierung distaler Femur für Hüftendoprothetik
Ist eine röntgenbasierte Punkt-zu-Punkt-Referenzierung (PtP) denkbar (wenn ja wie)?
multiplanares Röntgen: Röntgen-C-Bogen mit DRB, Objekt mit DRB, Instrument mit DRB -> Tracking, fluoroskopische Navigation
Nennen Sie Anwendungsbeispiele und Nachteile einer Referenzierung mittels Lasertriangulation / Lichtschnittverfahren
Strahlentherapie: Kopfpositionierung (Genauigkeit, Unstetigkeiten in Oberfläche führen zu Zuordnungsschwierigkeiten)
Erläutern Sie das Grundprinzip der mathematischen Überprüfung der Lagebestimmtheit eines Starrkörpers. (> Summe der Abstandsquadrate der Auflagepunkt bei beliebiger Verschiebung = Maß für Bestimmtheit ; Richtung der Verschiebung mit der kleinsten Auswirkung durch Eigenwertbestimmung der Sensitivitätsmatrix > kleinster Eigenwert > Eigenvektor gibt Richtung geringster Lagebestimmtheit an; Beispiel: Kugel 3 Eigenwerte 0)
(Nicht in Vl 5 vorhanden?)
Erläutern Sie das Interaktionsprinzip der visuell geführten Navigation.
Operateur -> Instrument -> Patient
CAS System -> kompensatorisches Display
-> Visuelle Kontrolle
Welchen Vorteil haben jeweils Schnittbilddarstellungen und abstrahierte kompensatorische (z.B.) Fadenkreuzdarstellungen (erläutern Sie den Unterschied bzw. die Prinzipien sowie die Vor-und Nachteile)
Schnittbild: + Genauigkeit, - mentale Anstrengung
abstrahiert, kompansatorisch: + einfachere Navigation, - weniger Informationsgehalt
Welche zusätzliche Funktionalität bietet die positionsabhängige Leistungssteuerung (navigated control); Vorteile/Nachteile?
Schutz sensibler Strukturen \+ Sicherheit - Zeiteffizienz - Einhalten definierter Fräsparameter - Trackerdynamik/Genauigkeit
Nennen Sie (mindestens) ein wichtiges Kriterium der Gestaltung der Navigationsanzeige bzw. der Mensch-System-Interaktion das die Effizienz und Qualität der Auge-Hand-Koordination beeinflussen kann und erläutern sie diese(s) möglichst anhand eines Beispiels
möglichst kompensatorische Displays -> Informationen auf ein Bild koomprimieren; Koordinatensys. auf Bildschirm soll Sicht des Operateurs auf OP Situs entsprechen, Leistungsabschwächung bei inkompatibler Anordnung (endoskopisches Arbeiten) 20% und >15° Richtungsabweichung nicht durch Training kompensierbar
Kann ein kompensatorisches Display eine Inkompatibilität der Auge-Hand-Koordination erzeugen/aufweisen?
Ja, wenn Koordinatensys. auf Bildschirm zu Koordinatensystem im Operations Situs gedreht ist
Warum ist eine Überprüfung der Referenzierungsgenauigkeit vor kritischen Operationsschritten (z.B. Pedikelschraubeninsertion) sinnvoll? Worin liegt die Gefahr und was wäre die Konsequenz?
DRB kann sich unmerklich verschieben -> falsche Referenzierug! U. U. Bohrung etc. falsch gesetzt
Nennen Sie Beispiele für die Dimensionalität von Navigationsaufgaben.
Bohrer: 7 DOF
Säge, Fräse: 9 DOF
Bzgl. welches Kriteriums verbessert ein kompensatorisches Fadenkreuzdisplay z.B. bei der 3D-Navigation eines Bohrers gegenüber einer Mehrfach/Mehrschichtansicht die Qualität der Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktion?
verbesserte HAK, da auf weniger Parameter gleichzeitig geachtet werden muss
Welche (weiteren) Arten von Unterstützungssystemen zur Planungsumsetzung kennen Sie (kurze Erläuterung)?
visuell geführte Freihandnavigationssysteme, positionsabhängige Leistungssteuerung, Individualschablonen
Welche Nachteile haben Individualschablonen gegenüber röntgenbasierten Verfahren bei der perkutanen Anwendung?
Präoperative Planung notwendig, nicht verwendbar in transkutaner MIC
