Variable isozentrische Steuerung für einen Standard-C-Bogen mit echtzeitfähiger 3D-Rekonstruktion:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2007
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 17, Biotechnik ; 266 |
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| Beschreibung: | Zugl.: München, Techn. Univ., Diss. |
| Umfang: | VI, 143 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783183266173 |
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1 Einführung ..*.........*................................*...................................................... 1
1 Problemstellung.............................................................................................................. 2
2.1 Problemstellung aus medizinischer Sicht 2
2.2 Problemstellung aus technischer Sicht 4
3 Stand der Technik. 7
3.1 Intraoperative 3D-Röntgensysteme 7
3.1.1 Mobiler Computertomograph 7
3.1.2 Isozentrischer C-Bogen 8
3.1.3 Standard C-Bogen mit Propellerrotation 10
3.1.4 O-Arm 11
3.1.5 Fest montierte, intraoperative 3D-Röntgensysteme 12
3.1.6 Motorisierter Standard C-Bogen 13
3.1.7 Systeme in der Entwicklung 14
3.1.8 Verwandte Systeme 15
3.2 3D-Rekonstruktionsverfahren 15
3.2.1 Gefilterte Rückprojektion 17
3.2.2 Algebraische Rekonstruktionsmethoden 21
3.2.3 Hardwarebeschleunigung der Rekonstruktion 25
3.2.4 Vergleich der Rekonstruktionsalgorithmen 27
3.3 Aufbau und Programmierung modemer Grafikkarten 29
3.4 Defizite am Stand der Technik 31
3.5 Zusammenfassung der ungelösten Probleme 34
4 3D-Bildgebung mit einem Standard C-Bogen. 35
4.1 Eigener Ansatz 35
4.2 Abgrenzung 36
SKnnzeDt und Sv^tementwurf ....... ....« ..¦.¦...¦¦«.«....¦..•.¦¦¦....».¦. 39
5.1 Konzept der Einbindung in das chirurgische Umfeld 39
5.2 Systementwurf. 43
5.2.1 Statische Systembeschreibung 44
5.2.2 Dynamische Systembeschreibung 48
5.3 Isozentrische Steuerung eines Standard C-Bogens 50
5.3.1 Kinematische Modellierung eines Standard C-Bogens 51
5.3.2 Variable Isozentrik 55
5.3.3 Isozentrische Steuerung der Kinematik 56
5.4 Parallele 3D-Rekonstruktion von Volumendaten 59
5.4.1 Systemaufbau der Rekonstruktionseinheit 59
5.4.2 Modellierung der geometrischen Zusammenhänge 60
5.4.3 Modellierung der virtuellen Vorwärtsprojektion 63
5.4.4 Differenzbildung 67
5.4.5 Modellierung der Rückprojektion 68
5.4.6 Parallele Ausführung der Rekonstruktion 69
6 Realisierung der isozentrischen Steuerung eines Standard C-Bogens 72
6.1 Realisierung der isozentrische Steuerung der Kinematik. 72
6.2 Integration zusätzlicher Sensoren und Aktuatoren 75
6.3 Kalibrierung der Mechanik 7o
6.3.1 Vermessung der realen Kinematik 81
6.3.2 Analyse der Genauigkeit des verwendeten Messverfahrens..................... 85
0.3.3 Korrektur der idealisierten Kinematik 87
6.3.4 Darstellung der korrigierten Bilddaten und Ergebnisse 90
6.4 Erweiterung der Bilddaten um geometrische Parameter ZZZZ 91
7 Realisierung der Rekonstruktion von Volumendaten 94
7.1 Implementierung der Algebraischen Rekonstruktion auftetoSk^TZZ 94
¦1.1 Tnlineare Interpolation der Volumendaten 94
7.1.2 Normierung der virtuellen Projektionsbilder und Differenz bildung ZI 96
/.1J Rückprojektion aufschichtsequentielle Volumentextur. 98
A1.4 Qualitätssteigerung mit Hamming Window 99
7.2 Berechnung parallel zur BUdaufnahme 101
72.1 Aufbau des Scheduler 1O1
7 , l2 2 r Ergebnisse d«ParaUel ausgeführten Rekonstruktion. . . . . . . . . . 102
7.3 VisuahsIerung der Ergebnisdaten 108
7.3.1 Lagerichtige Darstellung der K^M^g^^ZIIIl 108
ii-2 Volumenvisualisierung 110
8 Realisierung der Mensch-Maschine-SchnitteteUellZ. 113
81 Bedienung der isozentrischen Steuerung 113
8.2 Bedienung der Visualisierung 114
9 Experimente und Diskussion m
9.1 Experimente zur Ermittlung dj taflölung 116
Ȁ^i-ssf^*; :::::, :
»•4 Diskussion der Ergebnisse 125
10 Zusammenfassung und Ausblick. ZZZ 12«
11 Anhang
lUNotationZZZZZ
11.2 Shepp-Logan Head PhantamZ.Z.Z.ZZ. 131
12 Literatur
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