Speaker: Matthias Teschner (ETH Zürich, Schweiz)
Verfahren zur Simulation chirurgischer Eingriffe bieten vielfältige Möglichkeiten zur Ergänzung und zur Verbesserung herkömmlicher Ausbildungsmethoden in der Medizin. Eine wichtige Anforderung an die Simulation ist dabei ein realistisch wirkendes und interaktives Verhalten.
Szenarien zur Chirurgiesimulation bestehen in der Regel aus deformierbaren und starren Objekten, die miteinander interagieren. Daraus ergeben sich zwei wesentliche Komponenten der Simulation: Es werden ef fiziente und robuste Verfahren zur Berechnung deformierbarer Objekte sowie schnelle Verfahren zur Kollisionserkennung benötigt.
Im ersten Teil des Vortrags werden Modelle und Verfahren zur interaktiven Berechnung des dynamischen Verhaltens komplexer deformierbarer Objekte vorgestellt. Es wird gezeigt, wie Feder-Masse-Modelle dazu eingesetzt werden können, elastische und plastische Verformung von Objekten mit einer Komplexität von bis zu zehntausend Tetraedern interaktiv zu berechnen.
Im zweiten Teil des Vortrags wird ein Verfahren zur Kollisionserkennung vorgestellt, das insbesondere für verformbare Objekte geeignet ist. Im Gegensatz zu Verfahren, die auf Hierarchien von Begrenzungsvolumina oder auf Raumunterteilung basieren, wird ein neuer Ansatz vorgestellt, der die Stärken heutiger Graphikhardware ausnutzt. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine interaktive volumetrische Kollisionserkennung deformierbarer Objekte mit einer Gesamtkomplexität von bis zu einhunderttausend Oberflächendreiecken.
Abschließend werden weitere Komponenten für die Chirurgiesimulation zusammenfassend vorgestellt sowie potentielle medizinische Anwendungen erläutert.