TY - CHAP A1 - Franz, Daniela A1 - Katzky, Uwe A1 - Neumann, S. A1 - Perret, Jerome A1 - Hofer, Mathias A1 - Huber, Michaela A1 - Schmitt-Rüth, Stephanie A1 - Haug, Sonja A1 - Weber, Karsten A1 - Prinzen, Martin A1 - Palm, Christoph A1 - Wittenberg, Thomas T1 - Haptisches Lernen für Cochlea Implantationen BT - Konzept - HaptiVisT Projekt T2 - 15. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie (CURAC2016), Tagungsband, 2016, Bern, 29.09. - 01.10. N2 - Die Implantation eines Cochlea Implantates benötigt einen chirurgischen Zugang im Felsenbein und durch die Paukenhöhle des Patienten. Der Chirurg hat eine eingeschränkte Sicht im Operationsgebiet, die weiterhin viele Risikostrukturen enthält. Um eine Cochlea Implantation sicher und fehlerfrei durchzuführen, ist eine umfangreiche theoretische und praktische (teilweise berufsbegleitende) Fortbildung sowie langjährige Erfahrung notwendig. Unter Nutzung von realen klinischen CT/MRT Daten von Innen- und Mittelohr und der interaktiven Segmentierung der darin abgebildeten Strukturen (Nerven, Cochlea, Gehörknöchelchen,...) wird im HaptiVisT Projekt ein haptisch-visuelles Trainingssystem für die Implantation von Innen- und Mittelohr-Implantaten realisiert, das als sog. „Serious Game“ mit immersiver Didaktik gestaltet wird. Die Evaluierung des Demonstrators hinsichtlich Zweckmäßigkeit erfolgt prozessbegleitend und ergebnisorientiert, um mögliche technische oder didaktische Fehler vor Fertigstellung des Systems aufzudecken. Drei zeitlich versetzte Evaluationen fokussieren dabei chirurgisch-fachliche, didaktische sowie haptisch-ergonomische Akzeptanzkriterien. KW - Virtuelles Training KW - Haptisches Feedback KW - Gamification in der Medizin KW - Cochlea-Implantat KW - Operationstechnik KW - Simulation KW - Haptische Feedback-Technologie KW - Lernprogramm Y1 - 2016 UR - https://curac.org/images/advportfoliopro/images/CURAC2016/CURAC%202016%20Tagungsband.pdf SP - 21 EP - 26 ER - TY - JOUR A1 - Maier, Johannes A1 - Perret, Jerome A1 - Simon, Martina A1 - Schmitt-Rüth, Stephanie A1 - Wittenberg, Thomas A1 - Palm, Christoph T1 - Force-feedback assisted and virtual fixtures based K-wire drilling simulation JF - Computers in Biology and Medicine N2 - One common method to fix fractures of the human hand after an accident is an osteosynthesis with Kirschner wires (K-wires) to stabilize the bone fragments. The insertion of K-wires is a delicate minimally invasive surgery, because surgeons operate almost without a sight. Since realistic training methods are time consuming, costly and insufficient, a virtual-reality (VR) based training system for the placement of K-wires was developed. As part of this, the current work deals with the real-time bone drilling simulation using a haptic force-feedback device. To simulate the drilling, we introduce a virtual fixture based force-feedback drilling approach. By decomposition of the drilling task into individual phases, each phase can be handled individually to perfectly control the drilling procedure. We report about the related finite state machine (FSM), describe the haptic feedback of each state and explain, how to avoid jerking of the haptic force-feedback during state transition. The usage of the virtual fixture approach results in a good haptic performance and a stable drilling behavior. This was confirmed by 26 expert surgeons, who evaluated the virtual drilling on the simulator and rated it as very realistic. To make the system even more convincing, we determined real drilling feed rates through experimental pig bone drilling and transferred them to our system. Due to a constant simulation thread we can guarantee a precise drilling motion. Virtual fixtures based force-feedback calculation is able to simulate force-feedback assisted bone drilling with high quality and, thus, will have a great potential in developing medical applications. KW - Handchirurgie KW - Osteosynthese KW - Operationstechnik KW - Lernprogramm KW - Virtuelle Realität KW - Medical training system KW - Virtual fixtures KW - Virtual reality KW - Force-feedback haptic KW - Minimally invasive hand surgery KW - K-wire drilling Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2019.103473 N1 - Corresponding author: Christoph Palm VL - 114 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier ER - TY - CHAP A1 - Eixelberger, Thomas A1 - Wittenberg, Thomas A1 - Perret, Jerome A1 - Katzky, Uwe A1 - Simon, Martina A1 - Schmitt-Rüth, Stephanie A1 - Hofer, Mathias A1 - Sorge, M. A1 - Jacob, R. A1 - Engel, Felix B. A1 - Gostian, A. A1 - Palm, Christoph A1 - Franz, Daniela T1 - A haptic model for virtual petrosal bone milling T2 - 17. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computer- und Roboterassistierte Chirurgie (CURAC2018), Tagungsband, 2018, Leipzig, 13.-15. September N2 - Virtual training of bone milling requires realtime and realistic haptics of the interaction between the ”virtual mill” and a ”virtual bone”. We propose an exponential abrasion model between a virtual one and the mill bit and combine it with a coarse representation of the virtual bone and the mill shaft for collision detection using the Bullet Physics Engine. We compare our exponential abrasion model to a widely used linear abrasion model and evaluate it quantitatively and qualitatively. The evaluation results show, that we can provide virtual milling in real-time, with an abrasion behavior similar to that proposed in the literature and with a realistic feeling of five different surgeons. KW - Osteosynthese KW - Simulation KW - Lernprogramm Y1 - 2018 UR - https://www.curac.org/images/advportfoliopro/images/CURAC2018/CURAC 2018 Tagungsband.pdf VL - 17 SP - 214 EP - 219 ER -