Ultraschall- und modellbasierte Erfassung der Morphologie des Kniegelenks

Die Orthopädie kann auf vielfältige Art und Weise von genauen, patienten-spezifischen Rekonstruktionen profitieren. So können Operationen im Vorfeld genau geplant und später navigiert ausgeführt werden. Dies erhöht nicht nur die Zuverlässigkeit der Eingriffe sondern auch die Präzision. Praktische Anwendungsfälle stellen der Implantateinsatz oder die Osteotomie dar. Auch eine genaue Analyse der Biomechanik des Patienten benötigt die Knochengeometrie.

Die Basis für die Oberflächenmodelle bildet bisher Bildgebung mit Hilfe von CT oder MRT. Beide Verfahren sind mit hohen Kosten verbunden und bringen noch weitere Nachteile mit sich: So ist der Patient, sowie intra-operativ auch das Personal, bei einem CT einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt. Im MRT wiederrum lässt sich zum Beispiel die Knochenheilung erst mit gewisser zeitlicher Verzögerung nachvollziehen. Im Gegensatz dazu ermöglicht Ultraschall eine Untersuchung in Echtzeit die zudem das dynamische Verhalten von Weichgewebestrukturen wie der Kreuzbänder ermöglicht.

Am Lehrstuhl für Medizintechnik wird deshalb ein System entwickelt, das auf Basis üblicher Ultraschallsysteme eine genaue Rekonstruktion der Knochenoberfläche ermöglicht. Dies erfordert neben einer Registrierung der Ultraschallbilder auch die Segmentierung der Knochenoberfläche im Bild. Die modellbasierten Verfahren konzentrieren sich zunächst auf das Kniegelenk, lassen sich aber auf andere Körperteile übertragen.