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Type Master's Thesis
Scope Discipline-based scholarship
Title Augmented reality guided corrective forearm osteotomy using marker-based surgical pin tracking, implemented on a Microsoft HoloLens: a feasibility study
Organization Unit
Authors
  • Florentin Liebmann
Supervisors
  • Philipp Fürnstahl
  • Fabio Carrillo
Language
  • English
Institution University of Zurich
Faculty Faculty of Business, Economics and Informatics
Date 2018
Abstract Text 3D printed patient-specific instruments (PSI) ensure the correct translation of a computer-assisted preoperative planning into the operative room and are the gold standard for corrective osteotomies. Although PSI highly increase the accuracy of clinical outcomes, their long-standing production time and high costs can make them unattractive. Furthermore, they lack on-site flexibility to support intraoperative changes and cannot provide interactive or additional information. Augmented reality (AR) has the potential to overcome these limitations. We implemented a marker-based system that employs tracking of surgical pins to provide intraoperative navigation and visualization of a preoperative planning. Our method was validated technically and evaluated clinically by means of a corrective osteotomy on a cadaveric ulna. The current state of the system did not allow for an accuracy that meets clinical requirements, but the feasibility for AR in complex orthopedic procedures was demonstrated.
Zusammenfassung 3D-gedruckte patientenspezifische Instrumente (PSI) sorgen für die korrekte Umsetzung einer computergestützten präoperativen Planung im Operationssaal und sind der Goldstandard für Korrekturosteotomien. Obwohl PSI die Genauigkeit der klinischen Ergebnisse stark erhöhen, können sie aufgrund ihrer langen Produktionszeit und hohen Kosten unattraktiv sein. Außerdem erlauben sie keine intraoperativen Veränderungen und können keine interaktiven oder zusätzlichen Informationen darstellen. Augmented Reality (AR) hat das Potenzial, diese Einschränkungen zu überwinden. Wir haben ein markerbasiertes System entwickelt, welches durch Tracking von Kirschnerdrähten intraoperative Navigation und die Visualisierung einer präoperativen Planung ermöglichen. Unsere Methode wurde technisch validiert und mittels einer Korrekturosteotomie der Ulna an einem Kadaver klinisch evaluiert. Der gegenwärtige Stand des Systems brachte nicht die Genauigkeit hervor, welche den klinischen Anforderungen entspricht. Dennoch konnte die Machbarkeit von AR bei komplexen orthopädischen Eingriffen gezeigt werden.
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