TY - JOUR A1 - Hartwig, Regine A1 - Berlet, Maximilian A1 - Czempiel, Tobias A1 - Fuchtmann, Jonas A1 - Rückert, Tobias A1 - Feussner, Hubertus A1 - Wilhelm, Dirk T1 - Bildbasierte Unterstützungsmethoden für die zukünftige Anwendung in der Chirurgie JF - Die Chirurgie N2 - Hintergrund: Die Entwicklung assistiver Technologien wird in den kommenden Jahren nicht nur in der Chirurgie von zunehmender Bedeutung sein. Die Wahrnehmung der Istsituation stellt hierbei die Grundlage jeder autonomen Handlung dar. Hierfür können unterschiedliche Sensorsysteme genutzt werden, wobei videobasierte Systeme ein besonderes Potenzial aufweisen. Methode: Anhand von Literaturangaben und auf Basis eigener Forschungsarbeiten werden zentrale Aspekte bildbasierter Unterstützungssysteme für die Chirurgie dargestellt. Hierbei wird deren Potenzial, aber auch die Limitationen der Methoden erläutert. Ergebnisse: Eine etablierte Anwendung stellt die Phasendetektion chirurgischer Eingriffe dar, für die Operationsvideos mittels neuronaler Netzwerke analysiert werden. Durch eine zeitlich gestützte und transformative Analyse konnten die Ergebnisse der Prädiktion jüngst deutlich verbessert werden. Aber auch robotische Kameraführungssysteme nutzen Bilddaten, um das Laparoskop zukünftig autonom zu navigieren. Um die Zuverlässigkeit an die hohen Anforderungen in der Chirurgie anzugleichen, müssen diese jedoch durch zusätzliche Informationen ergänzt werden. Ein vergleichbarer multimodaler Ansatz wurde bereits für die Navigation und Lokalisation bei laparoskopischen Eingriffen umgesetzt. Hierzu werden Videodaten mittels verschiedener Methoden analysiert und diese Ergebnisse mit anderen Sensormodalitäten fusioniert. Diskussion: Bildbasierte Unterstützungsmethoden sind bereits für diverse Aufgaben verfügbar und stellen einen wichtigen Aspekt für die Chirurgie der Zukunft dar. Um hier jedoch zuverlässig und für autonome Funktionen eingesetzt werden zu können, müssen sie zukünftig in multimodale Ansätze eingebettet werden, um die erforderliche Sicherheit bieten zu können. T2 - Image-based supportive measures for future application in surgery KW - Künstliche Intelligenz KW - Robotik KW - Kognitiver Operationsaal KW - Autonomie KW - Digitalisierung Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1007/s00104-022-01668-x VL - 93 SP - 956 EP - 965 PB - Springer ER - TY - GEN A1 - Rückert, Tobias A1 - Rieder, Maximilian A1 - Rauber, David A1 - Xiao, Michel A1 - Humolli, Eg A1 - Feussner, Hubertus A1 - Wilhelm, Dirk A1 - Palm, Christoph T1 - Augmenting instrument segmentation in video sequences of minimally invasive surgery by synthetic smoky frames T2 - International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery KW - Surgical instrument segmentation KW - smoke simulation KW - unpaired image-to-image translation KW - robot-assisted surgery Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1007/s11548-023-02878-2 VL - 18 IS - Suppl 1 SP - S54 EP - S56 PB - Springer Nature ER - TY - CHAP A1 - Rueckert, Tobias A1 - Rieder, Maximilian A1 - Feussner, Hubertus A1 - Wilhelm, Dirk A1 - Rueckert, Daniel A1 - Palm, Christoph ED - Maier, Andreas ED - Deserno, Thomas M. ED - Handels, Heinz ED - Maier-Hein, Klaus ED - Palm, Christoph ED - Tolxdorff, Thomas T1 - Smoke Classification in Laparoscopic Cholecystectomy Videos Incorporating Spatio-temporal Information T2 - Bildverarbeitung für die Medizin 2024: Proceedings, German Workshop on Medical Image Computing, March 10-12, 2024, Erlangen N2 - Heavy smoke development represents an important challenge for operating physicians during laparoscopic procedures and can potentially affect the success of an intervention due to reduced visibility and orientation. Reliable and accurate recognition of smoke is therefore a prerequisite for the use of downstream systems such as automated smoke evacuation systems. Current approaches distinguish between non-smoked and smoked frames but often ignore the temporal context inherent in endoscopic video data. In this work, we therefore present a method that utilizes the pixel-wise displacement from randomly sampled images to the preceding frames determined using the optical flow algorithm by providing the transformed magnitude of the displacement as an additional input to the network. Further, we incorporate the temporal context at evaluation time by applying an exponential moving average on the estimated class probabilities of the model output to obtain more stable and robust results over time. We evaluate our method on two convolutional-based and one state-of-the-art transformer architecture and show improvements in the classification results over a baseline approach, regardless of the network used. Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-44037-4_78 SP - 298 EP - 303 PB - Springeer CY - Wiesbaden ER -