Computer-assistierte OP-Planung 3D-Software für den PC

Zusammenfassung

Für die virtuelle Planung von Operationen am Skelett mit einer räumlichen Problematik wurde eine leistungsfähige Software entwickelt, die auf einem handelsüblichen PC mit den Betriebssystemen Windows 98/NT/2000 lauffähig ist. Die voxelbasierte 3D-Software erstellt aus Schnittbilduntersuchungen im Dicom-III-Format (CT, MRT, 3D-Sono, PET) einen Volumendatensatz, der durch beliebige 2D-Rekonstruktionen und 3D-Darstellungen nahezu in Echtzeit visualisiert werden kann. Für die dreidimensionale Analyse stehen interaktive Messwerkzeuge, geometrische Orientierungshilfen und ein anatomisch definiertes Koordinatensystem zur Verfügung.

Multiplanare Osteotomien werden mit einer virtuellen Säge ausgeführt. Zur Simulation einer Reposition oder Korrekturoperation werden selektierte Segmentationen frei im Raum bewegt und ausgerichtet. Verschiedene problemadaptierte Bewegungsfunktionen und eine 3D-Maus unterstützen die dreidimensionale Bewegungssteuerung. Benutzerdefinierte Objekte im CAD-Format, wie Implantate oder anatomische Normkörper, können eingeblendet und positioniert werden. Ein Matching von 2 Volumendatensätzen ist ebenso möglich wie die simultane Bearbeitung mehrerer Datensätze. Die 3D-Rekonstruktionen können mit einer LCD-Shutter-Brille stereoskopisch betrachtet oder als virtuelle Röntgenaufnahmen berechnet werden.

Exportfunktionen in verschiedenen Datenformaten erlauben die weitere Bearbeitung aller Volumendaten in CAD-Anwendungen und für das “Rapid Prototyping”. Über ein Interface kann ein intraoperatives Navigationssystem eingebunden werden. Die Software ermöglicht eine umfassende dreidimensionale Analyse und Bearbeitung aller Informationen eines Volumendatensatzes und ist auf Grund ihrer flexiblen Modularität universell einsetzbar.

Abstract

A potent software was developed for virtual planning in orthopedic surgery with complex spatial relationships, that runs on a standard PC with Windows 98/NT/2000. This voxel-based 3D-software creates data from tomographic images (CT, MRT, 3D-Sono, PET) in Dicom-III-format, that are visualized in near real-time as 2D-reconstructions or 3D-images. For three-dimensional analysis interactive tools, geometric rulers and an anatomic coordinate-system are available.

Multiplanar osteotomies are carried out with a virtual saw. Selected segments are moved freely to mimic fracture reduction and deformity correction. Three-dimensional movement coordination is supported by problem-oriented movement features and a 3D-mouse. User defined objects in CAD-format like implants or anatomical templates can be inserted and moved. Matching of two volume data sets is possible as well as simultaneous processing of different data sets. All 3D-reconstructions can be calculated as virtual radiographs and viewed stereoscopically with LCD-shutter glasses.

Export features in various data formats allow further processing of all volume data in CAD applications and rapid prototyping. An intra-operative navigation system can be integrated via an interface. This universally applicable software allows thorough three-dimensional analysis and processing of volume data sets from tomographic images and can be used in various applications through its flexible modular setup.