Haptische, generische Modelle weicher anatomischer Strukturen für die chirurgische Simulation

Haptic, generic models of soft anatomical structures for surgical simulation

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-154717
  • 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 realistischenIn 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.show moreshow less
  • In the fields of medical education and training as well as the development of new medical devices, the simulation of surgical procedures is an important tool for the evaluation and improvement of professional skills or product performance. As a result, training as well as product development times and thus costs can be reduced by the knowledge gained. The work on cadavers is currently considered the gold standard of surgical simulation, but other biological and simplified synthetic models are also used. In order to expand this portfolio, the share of synthetic anatomical models with complex geometry and realistic material properties is growing. A special challenge is the representation ofIn the fields of medical education and training as well as the development of new medical devices, the simulation of surgical procedures is an important tool for the evaluation and improvement of professional skills or product performance. As a result, training as well as product development times and thus costs can be reduced by the knowledge gained. The work on cadavers is currently considered the gold standard of surgical simulation, but other biological and simplified synthetic models are also used. In order to expand this portfolio, the share of synthetic anatomical models with complex geometry and realistic material properties is growing. A special challenge is the representation of soft tissue structures (e.g. heart), for which the model developed in this dissertation presents a new solution. A generic digital model generation enables the illustration of any adaptable anatomy and pathology due to the high resulting design flexibility. The additive manufacturing with silicone enables the efficient scalable production of these variable complex models. The process model is finalized by biomechanical and medical investigations, which validate the anatomical correctness and evaluate the mechanical behavior in comparison to the biological original.show moreshow less

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Metadaten
Author:Hannah RiedleORCiD
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-154717
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-368-7
ISBN:978-3-96147-368-7
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (356)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Jörg Franke, Tim C. Lüth
Advisor:Jörg Franke
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2020
Date of online publication (Embargo Date):2021/01/01
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2020/07/09
Release Date:2021/01/04
Tag:Additive Fertigung; Anatomisches Modell; Biomechanische Prüfung; Chirurgische Simulation; Dreidimensionales Modell; Generische Modellerstellung; Medizinische Evaluation; Medizinisches Phantom; Silikon
SWD-Keyword:Bildsegmentierung; Dreidimensionale geometrische Modellierung; Silicone; Rapid Prototyping; Biologisches Modell; Anatomie; Chirurgie; Simulation; Evaluation; Biomechanik; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik
Length/size:xxx, 179 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-367-0
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 67 Industrielle Fertigung / 678 Elastomere, Elastomerprodukte
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
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