Virtuelle Realitäten für die augenchirurgische Ausbildung

Zusammenfassung

Vorgestellt wird ein computergestützter, medizinischer Simulator, der die Durchführung virtueller Augenoperationen ermöglicht. Der Operateur arbeitet dabei mit Originalinstrumenten an einem mechanischen Auge. Neben dem Training der Navigation im Auge wird aufgrund enthaltener biomechanischer Modelle die Interaktion mit pathologischen Strukturen im Auge ermöglicht. Der Simulatoraufbau umfasst ein Modell des Operationstisches, ein mechanisches Auge, 3 CCD-Kameras zur Positionsbestimmung, das am Ort des Mikroskops fixierte Stereodisplay und einen Computer. Die Bewegung der Instrumente und des mechanischen Auges werden von Kameras erfasst und an den Computer übermittelt. Die Kombination von 2 Kamerabildern erlaubt über stereoskopische Rückprojektion die Berechnung der Positionen im Raum. Aus den Positionsdaten berechnet ein PC die Reaktion des Gewebes und ein computergrafisches Modell der Szenerie. Statt des Stereomikroskops verwendet der Simulator 2 kleine LCD-Monitore, die durch Okulare betrachtet werden und stereoskopische Bilder liefern. Die Simulation läuft mit einer Wiederholrate von mindestens 20 Hz.

Abstract

We present a computer-based medical training workstation for the simulation of intraocular eye surgery. The surgeon manipulates two original instruments inside a mechanical model of the eye. The instrument positions are tracked by CCD cameras and monitored by a PC which renders the scenery using a computer-graphic model of the eye and the instruments. The simulator incorporates a model of the operation table, a mechanical eye, three CCD cameras for the position tracking, the stereo display, and a computer. The three cameras are mounted under the operation table from where they can observe the interior of the mechanical eye. Using small markers the cameras recognize the instruments and the eye. Their position and orientation in space is determined by stereoscopic back projection. The simulation runs with more than 20 frames per second and provides a realistic impression of the surgery. It includes the cold light source which can be moved inside the eye and the shadow of the instruments on the retina which is important for navigational purposes.