Entwicklung eines interaktiven VR-basierten chirurgischen Simulators zum Training der bilateralen sagittalen Spaltosteotomie

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Die bilaterale sagittale Spaltosteotomie stellt ein wichtiges Operationsverfahren in der Kieferchirurgie dar, da sie variantenreiche Verlagerungen des Unterkiefers in allen drei Raumebenen erlaubt. Die Spaltung des Kieferknochens ist dabei der wichtigste und zugleich auch kritischste Operationsschritt, denn er ist für das Gelingen oder Misslingen des Eingriffs von entscheidender Bedeutung. Entweder die Spaltung funktioniert in geplanter Weise oder der Kiefer bzw. der Nerv erleiden nur noch schwer oder gar nicht zu korrigierenden Schaden. Da sich das Üben dieses Operationsschrittes an menschlichen Leichen oder gar am Patienten als problematisch erweist, soll in diesem Projekt ein Simulator entwickelt werden, um den entscheidenden OP-Schritt für den weniger erfahrenen Operateur erlernbar zu machen. Mit dem auf Methoden der Virtuellen Realität basierenden Simulator können dann variierende Trainingsszenarien mit unterschiedlichen Unterkieferanatomien gestaltet werden. Um das Ziel einer realitätsgetreuen und gleichzeitig echtzeitfähigen Simulation des Brechvorgangs des Kieferknochens zu erreichen, kommt in diesem Vorhaben der Anwendung, Weiterentwicklung und parallelen Implementierung der XFEM (erweiterte Finite Element Methode) und deren Einbettung in ein performantes Gesamtsystem eine Schlüsselrolle zu. Das Knochenmodell basiert auf unterschiedlichen Materialparametern und berücksichtigt dabei auch Hohlräume. Die Interaktion erfolgt wie bei einer echten OP auch bimanuell und unter Einbeziehung einer realistischen Kraftrückkopplung.