Institut für
Robotik und Prozessinformatik

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Biomechanische Modellierung des Naseninnenraumes und der Nasennebenhöhlen für die Simulation endonasaler endoskopischer Chirurgie

Funktionelle endoskopische endonasale Nasennebenhöhlenchirurgie ist derzeit die Standardbehandlungstechnik für chronische Sinusitis. Wegen der Nähe zu vitalen Stukturen, wie Sehnerv, Carotis Arterie und Gehirn, ist für diese chirurgische Prozedur die Kenntnis der anatomischen Beschaffenheit der inneren Nasenstrukturen von großer Wichtigkeit. In diesem Projekt entwickeln wir ein genaues FEM Modell für die Simulation des mechanischen Verhaltens des Naseninnenraumes und der Nasennebenhöhlen unter Belastungen durch das Endoskop während der endonasalen Operation. Die unmittelbare Motivation dieses Projektes ist eine sichere Kontroll Strategie für ein Roboter gestütztes endoskopisches System zu erstellen. Solch ein System wird zu Zeit in zusammenarbeit mit der Klinik und Polyklinik für HNO-Heilkunde/Chirurgie der Universität von Bonn entwickelt. Um die notwendigen Bedingungen herauszufinden, ein derartiges Modell zu entwickeln, wurde eine Reihe von Tests durchgeführt. Zum Beispiel eine Charakterisierung der biomechanischen Eigenschaften von Nasengewebe, eine 3D Rekonstruktion der Nasenstrukturen anhand von CT-Daten und eine experimentelle Abschätzung eines Endoskop Lastprofils in vivo. Hier zeigen wir erste Resultate anhand eines homogenen FEM Modelles der Nasenmuscheln, einer sehr wichtigen Struktur des Naseninnenraumes. Außerdem eine Finite Elemente Analyse von Kontakten des Endoskopes mit Nasengewebe dieser Strukturen während einer endonasalen Operation.



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