Miniaturisierte Bildsensoren für medizinische Instrumente (T08)

医疗器械用小型图像传感器（T08）

• 批准号: 195972931
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Informatik VI: Robotik, Künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Collaborative Research Centres (Transfer Project)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/195972931?language=en
• 关键词: Miniaturisierte; Bildsensoren; medizinische; Instrumente; T08

Ziel des vorgeschlagenen Transferprojektes ist es, die im Teilprojekt I4 entwickeltenMethoden zur 3D-Verarbeitung von endoskopischen Bildern aus der robotergestütztenminimal-invasiven Chirurgie unter Nutzung von Mikrokameras dahingehend zu erweitern,dass konventionelle chirurgische Instrumente zu (redundanten) endoskopischenStereokameras werden. Dieser Ansatz erlaubt - neben der Erzeugung eines großenBlickfelds für den Arzt - eine hoch präzise intraoperative Navigation und außerdem dieexakte Rekonstruktion der Oberfläche des Operationssitus.Konkret soll ein universell einsetzbares und modulares 3D-Kamerasystem mit integrierterBeleuchtungseinheit entwickelt werden, das direkt auf bestehende chirurgische Instrumenteaufgebracht werden kann. Neben der möglichst kompakten Bauform sinddie Eignung für die industrielle Fertigung, Wiederverwendbarkeit und Sterilisierbarkeitwesentliche Anforderung an die Entwicklung. Die algorithmische Methodik für Bildvorverarbeitungund 3D-Modellbildung, welche im Projekt I4 bereits bereitgestellt wurde, soll dahingehend erweitert werden, dass (i) eine Beleuchtungssteuerung möglich ist, (ii)redundante Sensorik (drei oder mehr Bildsensoren) für die Rekonstruktion genutzt und(iii) eine Blickwinkelanpassung durch Kombination der redundanten Sensoren erfolgenkann. Ferner sollen die in I4 gewonnenen Erfahrungen in der Instrumentensensorisierungmittels Dehnmessstreifen zur laufenden Kalibrierung der Kameras genutzt werden(diese finden sich typischerweise auf den sich während der Nutzung verformenden Instrumentengreifern).Das Stereo-Korrespondenzproblem war bislang im Falle schwach strukturierter Organoberflächennicht zufriedenstellend lösbar. Durch die geringen Abmessungen der Sensorenwird es nun erstmals möglich, eine (Laser-)Triangulation direkt in das Modul miteinzubringen und damit die Genauigkeit der Rekonstruktion dramatisch zu erhöhen.Durch den Einsatz redundanter Sensoren kann, wie erwähnt, die Auflösung gesteigert(bzw. der Blickwinkel vergrößert) werden, andererseits können durch Körperflüssigkeitenverschmutzte Sensoren automatisch erkannt, gereinigt oder adaptiv abgeschaltetwerden.Weiterhin soll das Modulsystem mit Werkzeugen wie Ultraschallsensoren, Tackern undeiner Zuleitung für Reinigungsflüssigkeit bestückbar sein. Anwendungsmöglichkeiten fürsolche neuartigen “sichtvermittelnden” Instrumente finden sich in großer Zahl sowohl fürrobotergestützte als auch für konventionelle Eingriffe. Für eine Kartierung des Situs undeine Erweiterung des endoskopischen Blickfeldes mittels “Mosaicing” einzelner Bilder,als auch für die Erstellung eines virtuellen Modells der Umgebung, werden die Datenmehrerer Sensoren und mehrerer Instrumentenmodule fusioniert. Weitere Beispielesind die Erhöhung der Ausführungspräzision bei robotergestützten autonomen Aktionenund die mikroskopische Bildgebung. Mikroskopische Aufnahmen (z.B. von Blutgefäßen)werden durch die geringe Brennweite der Sensoren von nur 6 mm ermöglicht. Nacheiner Registrierung mit einem herkömmlichen endoskopischen Bild bieten Sie einen erheblichenInformationsgewinn für den Arzt. Auch das Hantieren mit und Greifen vonflexiblen Strukturen wie Fadenmaterial kann erheblich präziser durchgeführt werden, daeine optisches Lokalisierung direkt vom Greifgerät aus möglich wird.

这是一种在Teilprojekt I4中开发的用于内窥镜图像3D-Verarbeitung的方法，该方法是在显微摄像机的显微镜下进行微创外科手术，从而使传统的内窥镜立体摄像机（冗余）韦尔登得以实现。Dieser Anchorerlaubt- neben der Erzeugung eines großenBlickfelds für den Arzt - eine hoch präzise intraoperative Navigation und außerdem dieexakte Reconstruktion der Oberfläche des Operationssitus.Konkret soll an universell einsetzbares and modulares 3D-Kamersystem mit integrierterBeleuchtungseinheit entwickelt韦尔登，das direkt auf bestehende chirchische Instrumenteaufgebracht韦尔登werden. Neben der möglichst kompakten Bauform sinddie Eignung für die industrielle Fertigung，Wiederverwendbarkeit und Sterilisierbarkeitwesentliche Anforderung an die Entwicklung. Bildvorverarbeitungund 3D-Modellbildung的算法方法，在项目I4中也被认为是一个非常重要的韦尔登，即（i）一个可伸缩的模型，（ii）冗余传感器（三个或梅尔的Bildsensoren）用于一般重建，（iii）一个通过冗余传感器组合的Blickwinkelanpassung。在I 4中，我们将解决仪器传感器的误差问题，以提高摄像机韦尔登的灵敏度（这种类型的问题将在测试仪器的灵敏度时出现）。由于传感器的产生是一个非常复杂的过程，一个（激光）三角测量直接在模块中进行，并通过一个简单的重建结构来实现。der Blickwinkel vergrößert）韦尔登，anderereseits können durch Körperflüssigkeitenverschmutzte Sensoren automatisch erkannt，gereinigt oder adaptiv abgeschaltetwerden.Weiterhin soll das Modulsystem mit Werkzeugen wie Ultrasound sensoren，Tackern undeiner Zuleitung für Reinigungsflüssigkeit bestückbar sein. Anwendungsmöglichkeiten fürsolche neuartigen“sichtvermittelnden”Instrumente finden sich in greßer Zahl sowohl fürrobotergestützte als auch für konventionelle Eingriffe. Für eine Kartierung des Situs undeine Erweiterung des endoskopischen Blickfeldes mittels“Mosaicing”einzelner Bilder，als auch für die Erstellung eines virtuellen Models der Umgebung，韦尔登die Datenmehrer Sensoren und mehrer Instrumentenmodule fusioniert. Weitere Beispielesind die Erhöhung der Ausführungspräzision bei robotergestützten acquisition en Aktionenund die mikroskopische Bildebung. Mikroskopische Aufnahmen（z.B. von Blutgefäßen）通过努尔6 mm的传感器产生Brennweite而韦尔登。Nacheiner Registrierung mit einem herkömmlichen endoscopischen Bild bieten Sie einen erheblichenInformationsgewinn für den Arzt.也可以通过韦尔登将具有柔性结构的半导体材料和光纤连接起来，从而使光学器件直接从光纤连接起来。