The increasing amount of imaging data in the operating room offers new possibilities for surgeons. Preoperative data like Computed Tomography and Magnetic Resonance Imaging allow for detailed anatomical information. Recently, intraoperative imaging like X-ray C-arms and ultrasound have become increasingly accessible in the OR and provide real-time anatomical images. Also, functional imaging such as PET and fMRI is accessible in a growing number of institutions. Corresponding intraoperative functional probes allow more efficient procedures to be introduced in the near future. The growing amount of imaging data increases the difficulty of retrieving the desired piece of information. Thus, efficient data representation becomes increasingly important for physicians. Visualization in computer assisted surgical solutions has not coped with the recent developments and does still not provide solutions which allow surgeons to take full advantage of the existing heterogeneous imaging data. Augmented Reality (AR) is a technology that has potential to improve physicians' performance by bringing the multitude of medical data, surgical actions, and patient into the same space. After more than a decade of research in medical Augmented Reality, the technology is sufficiently developed to create prototype systems for showrooms. However, it has still not found its way into operating rooms. This thesis addresses current issues of medical Augmented Reality in defining the right place, right time, and the right way of data representation. The first contribution is in providing an exhaustive state-of-the-art report on medical Augmented Reality. It then features a detailed overview of components that are necessary for a medical AR system and introduces a new method for temporal registration in AR. It provides details on the integration of these components and describes the necessary software framework that has been developed. The thesis presents new methods for assessment of a medical AR system addressing latency measurement and dynamic error prediction. The thesis concludes with validation which was done in close partnership with many surgeons.      «

The increasing amount of imaging data in the operating room offers new possibilities for surgeons. Preoperative data like Computed Tomography and Magnetic Resonance Imaging allow for detailed anatomical information. Recently, intraoperative imaging like X-ray C-arms and ultrasound have become increasingly accessible in the OR and provide real-time anatomical images. Also, functional imaging such as PET and fMRI is accessible in a growing number of institutions. Corresponding intraoperative...     »

Die zunehmende Anzahl Bilddaten im Operationssaal eröffnet Chirurgen neue Möglichkeiten. Präoperative Datensätze wie Computertomographie, Kernspintomographie bieten detaillierte anatomische Informationen. In den letzten Jahren wurden intraoperative Bildgeber wie Röntgen-C-Bögen und Ultraschallgeräte, die Anatomie in Echtzeit anzeigen, im Operationssaal weitgehend verfügbar. Auch funktionale Bildgebung, wie PET und fMRI, ist in immer mehr Kliniken im Einsatz. Messsonden für funktionale intraoperative Bildgebung ermöglichen in naher Zukunft neue, effizienterer Behandlungsmethoden. Durch die wachsende Bilddatenmenge steigt auch die Schwierigkeit, die gewünschte Information zu finden. Deshalb wird die effiziente Darstellung der Daten für Ärzte immer wichtiger. Derzeit unterstützen die Visualisierungen in chirurgischen computergestützten Assistenzsystemen die neuesten Entwicklungen nur unvollständig und bieten keine Lösungen, die den Chirurgen die gesamten Möglichkeiten der heterogenen Bilddaten erschließen. Die Technologie Augmented Reality (AR) hat das Potenzial die medizinischen Ergebnisse zu verbessern, indem die Menge medizinischer Bilddaten, die chirurgischen Aktivitäten und der Patient in ein und demselben Raum angezeigt werden. Nach mehr als einem Jahrzehnt Forschung in medizinischer AR ist die Technologie weit genug entwickelt, um funktionstüchtige Prototypen in Ausstellungsräumen zu erschaffen. Jedoch hat die Technologie noch nicht ihren Weg in die Operationssäle gefunden. Diese Dissertation beschäftigt sich mit aktuellen Themen medizinischer AR und der Bestimmung von richtigem Ort, Zeitpunkt und richtiger Art und Weise zur Anzeige von Bilddaten. Ihr erster wissenschaftlicher Beitrag ist eine eingehende Darstellung des Standes der Technik. Die Dissertation beinhaltet weiterhin einen detaillierten Überblick über ein bestimmtes medizinisches AR System und stellt ein neues Verfahren zur zeitlichen Registrierung vor. Sie beinhaltet Details zur Integration der notwendigen Komponenten und beschreibt das eigens entwickelte Softwareframework. In der Dissertation werden neue Methoden zur Bewertung von medizinischen AR Systemen bezüglich Fehlerabschätzung zur Laufzeit und Latenzzeitmessung präsentiert. Die Dissertation schließt mit der Beurteilung des Systems ab, die in enger Zusammenarbeit mit zahlreichen Chirurgen durchgeführt wurde.      «

Die zunehmende Anzahl Bilddaten im Operationssaal eröffnet Chirurgen neue Möglichkeiten. Präoperative Datensätze wie Computertomographie, Kernspintomographie bieten detaillierte anatomische Informationen. In den letzten Jahren wurden intraoperative Bildgeber wie Röntgen-C-Bögen und Ultraschallgeräte, die Anatomie in Echtzeit anzeigen, im Operationssaal weitgehend verfügbar. Auch funktionale Bildgebung, wie PET und fMRI, ist in immer mehr Kliniken im Einsatz. Messsonden für funktionale intraop...     »