Beschreibung
<p>Jährlich wird eine große Anzahl von ca. 200.000 Knieoperationen durchgeführt. Bei einer<br>Knieendoprothese wird das natürliche Kniegelenk teilweise oder ganz ersetzt. Typischerweise wird dabei<br>der untere Teil des Oberschenkelknochens (Femur) durch eine Prothese bedeckt, so ebenfalls die obere<br>Fläche des Schienbeins (Tibia). Dazwischen wird eine Gleitkomponente bzw. ein Inlay zur Lagerung statt<br>der Menisken eingebracht, um die Funktion des Knies wiederherzustellen. Im Verlauf der Operation wird<br>das Knie geöffnet und die Bänder werden zur Seite gelegt. Wesentlich bei der Begleitung der Operation ist<br>es, die Prothesen so zu präparieren, dass das Knie keine Fehlstellung erfährt. Die Einmessung der oberen<br>und unteren Beinachse ist somit zentral. Mit dem zu entwickelnden System soll die Applikation von<br>Endoprothesen begleitet werden. Statt fester, in die Knochen gebohrter Marker vorhandener OP-Systeme,<br>sollen die Positionen des Ober- und Unterschenkels aus einer Kombination von IMUs sowie nachverfolgten<br>3D-Modellen bestimmt werden.<br>Durch dieses Projekt sollen medizinische Eingriffe präziser und mit weniger Komplikationen für die<br>Patienten durchgeführt werden. Das bohrfreie, markerlose Tracking soll zusätzliche Installationen ersetzen,<br>um den Heilungsprozess zu beschleunigen und die Infektionsgefahr zu verringern. Die berechnete<br>Beinachse soll während der Operation positions- und lagegerecht auch mittels AR-Visualisierung<br>dargestellt werden, um die präzise Installation des Implantats zu gewährleisten. Die wissenschaftlichen und<br>technischen Herausforderungen liegen in den Genauigkeitsanforderungen der 3D-Erfassung, der 3D<br>Modelle für Femur und Tibia, der Berechnung der Beinachse sowie der Visualisierung. Die präzise<br>Erfassung, Berechnung und Visualisierung soll unter Einsatz von KI-Methoden erfolgen. Neben der<br>Abdeckung eines großräumigen Arbeitsraumes des Gesamtsystems muss eine hohe Aktualisierungsrate<br>berücksichtigt werden.</p>