Vergleich zweier Messverfahren zur ... - RWTH Aachen University

3 Stand der Technik: Diagnose ̵ Planung ̵ Umsetzung
3.3 Registrierungsverfahren
Bei der dreidimensionalen Planung am virtuellen Computermodell ist eine Registrierung
des Patienten, d. h. eine räumliche Zuordnung in Relation zu den Planungsdaten, vor
der operativen Umsetzung notwendig. Dazu wird ein Koordinatensystem definiert, das
sowohl am realen Objekt, als auch Modell bekannt ist [SCHERMEIER 2002]. Um eine
spätere hohe Lokalisationsgenauigkeit während der Operation zu gewährleisten, ist ein
exaktes Matching essentiell [CLAES ET AL. 2000, STEINMEIER ET AL. 2000, BERRY ET AL.
2003].
Bei den etablierten Verfahren zur Bestimmung eines gemeinsamen Koordinatensystems
lässt sich nach LAVALLÉE ET AL. [1996] zwischen anatomiebasierten und
materialbasierten Verfahren unterscheiden. Darüber hinaus ist die oberflächenbasierte
Registrierung mit Hilfe von Laserscannern zu nennen.
3.3.1 Materialbasierte Registrierungsverfahren
Für die materialbasierte Registrierung werden Marker (Schrauben oder Kugeln) am
Patienten eingebracht oder befestigt, die leicht am virtuellen Modell zu identifizieren
sind. Bei automatischen Registrierverfahren können bei Anordnung von mehreren
Markern in bekannter Geometrie diese über ein Matching-Verfahren am Computer
automatisch detektiert werden.
Überwiegend in der Neurochirurgie, so z. B. bei stereotaktischen Eingriffen (Abb.
3.8.a), kommen invasive Schraubenmarker, die in den Knochen implantiert werden,
zum Einsatz. Sie bieten ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und werden als Goldstandart
hinsichtlich der klinischen Genauigkeit angesehen [KREMSER ET AL. 1997, MAURER ET
AL. 1997]. Nicht invasive Hautmarker sind seit Mitte der 80er Jahre in Gebrauch
[ROBERTS ET AL. 1984, GILLER & PURDY 1990, WATANABE ET AL. 1991, LABORDE ET AL.
1992, GUTHRIE & ADLER 1992, TAKIZAWA 1993]. Diese einseitig klebefähigen, kleinen
Kunststoffplaketten von 1 – 1,5 cm großem Durchmesser, die mit einer radioopaken
Substanz (z. B. einer Bleikugel) in der Mitte versehen sind, werden auf die Haut des
Patienten geklebt und verbleiben dort bis zur OP [KLIMEK ET AL. 1998, NABAVI ET AL.
1995, ALP ET AL. 1998]. Bei unregelmäßiger Verteilung der Landmarken erhöht sich die
Messgenauigkeit [MAINTZ & VIERGEVER 1998].
Allerdings besteht die Gefahr des Verrutschens der Plaketten bedingt durch Hautturgor,
Alter, Gesundheitszustand und Patientenlagerung, was eine inakzeptable intraoperative
Ungenauigkeit zur Folge hat [GUNKEL ET AL.. 2000].
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