Haptische, generische Modelle weicher anatomischer Strukturen für die chirurgische Simulation

Overview & Synopsis

In den Bereichen der medizinischen Aus- und Weiterbildung sowie der Entwicklung von neuen Medizinprodukten ist die Simulation von chirurgischen Eingriffen ein wichtiges Werkzeug zur Evaluation und Verbesserung fachlicher Fertigkeiten oder Produktleistungen. In der Folge können durch die gewonnen Erkenntnisse Ausbildungs- sowie Produktentwicklungszeiten und somit auch Kosten gesenkt werden. Die Arbeit an Leichnamen gilt aktuell als Goldstandard der chirurgischen Simulation, aber auch andere biologische und vereinfachte synthetische Modelle werden eingesetzt. Zur Erweiterung dieses Portfolios wächst der Anteil an synthetischen anatomischen Modellen mit komplexer Geometrie und realistischen Materialeigenschaften. Eine besondere Herausforderung ist hierbei die Abbildung weicher Gewebestrukturen (z.B. Herz), für welche das in der vorliegenden Dissertationsschrift entwickelte Vorgehensmodell eine neue Lösung präsentiert. Eine generische digitale Modellerstellung ermöglicht über die hohe resultierende Designflexibilität die Abbildung beliebiger adaptierbarer Anatomien und Pathologien. Die Additive Fertigung mit Silikon realisiert die effizient skalierbare Produktion dieser variablen komplexen Modelle. Finalisiert wird das Vorgehensmodell wird durch biomechanische und medizinische Untersuchungen, welche die anatomische Korrektheit validieren und das mechanische Verhalten im Vergleich zum biologischen Vorbild evaluieren.