Simulation von Herzkatheterinterventionen bei Kleinkindern


Becherer, Nico


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URL: https://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/2017
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-20172
Document Type: Doctoral dissertation
Year of publication: 2008
Place of publication: Mannheim
Publishing house: Universität Mannheim
University: Universität Mannheim
Evaluator: Hesser, Jürgen
Date of oral examination: 25 April 2008
Publication language: German
Institution: School of Business Informatics and Mathematics > Theoretische Informatik (Krause)
Subject: 004 Computer science, internet
Classification: CCS: J.3 LIFE A ,
Subject headings (SWD): Simulation <Medizin> , Computersimulation
Individual keywords (German): Herzkatheter , Grafik , Physikalische Simulation , Angeborene Herzfehler
Keywords (English): Congenital Heart Defects , Medical Simulation , Catheter, Graphic
Abstract: Interventionelle Verfahren stellen seit vielen Jahren ein stetig wachsendes Gebiet in der Therapie angeborener Herzfehler dar. Dennoch existiert bis heute ein Mangel an adäquaten Ausbildungsmethoden um junge Mediziner erfolgreich und risikoarm an die Verwendung dieser Therapien heranzuführen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Simulationsumgebung zum Training von Herzkatheterinterventionen bei Kleinkindern. Neue Lösungsmöglichkeiten für die physikalische Simulation medizinischer Instrumente (Katheter) im Zusammenspiel mit dem schlagendem Herzen werden vorgestellt. Der gezeigte Ansatz kombiniert hohe Geschwindigkeit in der Berechnung mit einer realistischen Bewegungssimulation und kann unabhängig von Topologie und Form umliegender Gefäße angewandt werden ohne dabei zugunsten der Performanz auf Freiheitsgrade verzichten zu müssen. Der präsentierte Ansatz basiert auf einem quasistatischen Modell und einer effizienten Energieminimierung. Ein Verfahren zur Deformation des schlagenden Herzens mittels einer in Echtzeit berechenbaren pseudoinversen Free Form Deformation Technik wird gezeigt und besprochen. Weiterhin wird ein schnelles, deskriptives Simulationsverfahren für Kontrastmittelfluss vorgestellt, sowie eine Vielzahl grafischer Verfahren zur Nachbildung realistischanmutender Bildgebungsverfahren implementiert und ausgewertet. Es wird im Rahmen dieser Arbeit mittels eines voll funktionsfähigen Prototypen gezeigt, dass mit heutigen Rechnern eine vollständig realistische Simulation von Herzkathetereingriffen bei Kleinkindern möglich ist.
Translation of the title: Simulation of heart catheter interventions for the treatment of congenital heart defects (English)
Translation of the abstract: Interventional procedures have taken a steadily growing part in the field of treatments for congenital heart defects. In spite of that, there's a deficiency when it comes to adequate training methologies. This work is about the development of a simulation environment for the training of treatments for congenital heart defects. New solutions for the physical simulation of medical instruments within the context of a beating heart will be presented. The presented approach combines high computational performance with a realistic simulation of movements and can be adjusted to any topological surroundings without sacrificing performance or degrees of freedom. The presented solution is based on a quasi-static model and an efficient form of energy minimization. A way to simulate the deformation of a beating heart in realtime through the use of pseudo-inverse free form deformation technique is presented and discussed. Furthermore, a fast, descriptive approach for the simulation of contrast dye flow is presented along with a number of graphical techniques for the simulation of realistic looking medical image processing procedures. Within this work, a full functional prototype es presented, that is able to generate a realistic simulation of percutaneous treatments for congenital heart defects with a single state of the art desktop computer. (English)
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Das Dokument wird vom Publikationsserver der Universitätsbibliothek Mannheim bereitgestellt.




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Becherer, Nico (2008) Simulation von Herzkatheterinterventionen bei Kleinkindern. Open Access Mannheim [Doctoral dissertation]
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