Endoskopie heute 2011; 24 - P6
DOI: 10.1055/s-0030-1271227

Echtzeit-Stitching endoskopischer Bilder für eine erweiterte Sicht in chirurgischen Eingriffen

T Bergen 1, A Schneider 2, C Münzenmayer 1, F Knödgen 2, H Feussner 2, T Wittenberg 1, C Winter 1
  • 1Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Bildverarbeitung & Medizintechnik, Erlangen, Germany
  • 2Klinikum r. d. Isar der TU München, Forschungsgruppe MITI, München, Germany

Einleitung: Ein Problem in der MIC besteht in der limitierten Sicht auf den Situs durch das Endoskop. Um den Kontext eines Eingriffs zu visualisieren, muss das Endoskop mit der angeschlossenen Kamera in regelmäßigen Abständen bewegt werden. Allerdings wird die damit erfasste Szene nur temporär sichtbar und Zusammenhänge zwischen Situs und anatomischer Peripherie müssen gedanklich durch den Chirurgen gemacht werden.

Durch Stitching-Technologien können mittels Nachbearbeitung der Bildsequenzen hoch aufgelöste Panoramabilder erstellt werden. Diese stellen mehr als ein einzelnes Sichtfeld der Kamera gleichzeitig dar. Durch den hohen Rechenbedarf können diese Bilder nicht „online„ während eines Eingriffs erstellt werden, sondern stehen erst zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung. Um Panoramabilder direkt während eines Eingriffs zu erstellen und zu nutzen wurde das EndoStitch-System entwickelt.

Material & Methoden: Die Berechnung der Panorama-Bilder basiert auf einer Folge von Operatoren, die auf jedes neue ankommende Bild der angeschlossenen Kamera angewandt werden. Nach Entzerrung des Bildes werden charakteristische Merkmale berechnet. Diese Merkmale beschreiben strukturierte Punkte an starken Ecken und mit hohem Kontrast. Die Verschiebung zwischen zwei konsekutiven Bildern wird als eine Transformation mit 8 Freiheitsgraden modelliert und durch eine Kleinste-Quadrate-Approximation ermittelt. Zur Erkennung starker Verschiebungen werden die Merkmale zusätzlich auf Bildern mit reduzierter Auflösung berechnet. Sukzessive wird ein Panoramabild der erfassten Szene mit einer Datenrate von 8–10 Bildern pro Sekunde aufgebaut. Das jüngste Bild wird immer auf das Panoramabild projiziert, um dieses möglichst aktuell zu halten (s. Abb.).

Abb.1

Während eines laparoskopischen Eingriffes am Tiermodell wurden Organoberflächen von Leber, Intestinum, Magen und Blase mit einer Laparoskopiekamera erfasst. Die Bildsequenzen wurden direkt zu einem Panoramabild verrechnet, am Bildschirm dargestellt und abgespeichert.

Schlussfolgerung: Es wurde gezeigt, dass durch das Stitching das „Field-of-View„ vergrößert wird und ein besserer Bezug zur Peripherie besteht. Weitere Untersuchungen sollen aufweisen, inwiefern das Stitching Kamerabewegungen in die umliegende Anatomie reduzieren kann. Ein Problem ist das „Abreißen„ des Panoramabildes bei zu schnellen Bewegungen, da hier keine passenden Strukturen mehr von der Software identifiziert werden können. Dies soll in einem nächsten Schritt optimiert werden.