Modellbasierte Herzbewegungsschätzung für robotergestützte Interventionen

Inhaltsverzeichnis......Page 13
Abbildungsverzeichnis......Page 17
Notation......Page 19
Zusammenfassung......Page 21
1.1 Motivation......Page 23
1.2 Problemformulierung......Page 24
1.3 Stand der Forschung......Page 26
1.4 Eigener Lösungsansatz......Page 30
1.5 Kapitelübersicht......Page 31
2.1 Physiologie des Herzens......Page 33
2.2 Bekannte Ansätze für die Modellierung der Herzbewegung......Page 36
2.3 Elastizitätstheorie und daraus resultierende Bewegungsgleichungen......Page 39
2.3.1 Spannungsanalyse......Page 40
2.3.2 Verzerrungsanalyse......Page 41
2.3.4 Grundgleichungen der linearen Elastizitätstheorie und resultierende Bewegungsgleichungen......Page 43
2.4 Numerisches Verfahren zur Lösung der Bewegungsgleichungen......Page 45
2.4.1 Finite-Elemente-Methode (FEM)......Page 46
2.4.2 Anwendung der FEM auf die Bewegungsgleichungen......Page 49
2.4.3 Zeitdiskretisierung und daraus resultierendes zeitdiskretes Zustandsmodell......Page 57
2.4.5 Definition des Messmodells......Page 59
2.5 Zusammenfassung des Kapitels......Page 60
3 Modellbasiertes stochastisches Schätzverfahren......Page 61
3.2 Stochastisches System- und Messmodell......Page 62
3.3.1 Prädiktionsschritt......Page 64
3.4 Verwendung der Zustandsschätzung zur Rekonstruktion......Page 65
3.5 Zusammenfassung des Kapitels......Page 66
4.1 Verwendete Messverfahren in der aktuellen Forschung......Page 69
4.2 Evaluierungsumgebung mit künstlichem Herzen......Page 71
4.3.1 Lochkameramodell für ideale und nicht ideale Linsen.......Page 73
4.3.2 3D-Rekonstruktion mittels Stereokamerasystem......Page 76
4.3.3 Matching......Page 77
4.3.4 Kamerakalibrierung......Page 78
4.3.5 Markersegmentierung......Page 79
4.4 Drucksensor......Page 80
4.5 Zusammenfassung des Kapitels......Page 81
5 Initialisierung des modellbasierten Herzbewegungsschätzers und Parameteridentifikation......Page 83
5.1 Approximation der Geometrie des künstlichen Herzens......Page 84
5.2 Eckdaten des Testdatensatzes......Page 86
5.3 Initialisierung des Bewegungsschätzers......Page 87
5.3.1 Initialisierung des Systemmodells......Page 88
5.3.2 Initialisierung des Messmodells......Page 89
5.3.3 Initialisierung des Kalmanfilters......Page 90
5.4 Parameteridentifikation......Page 91
5.5 Zusammenfassung des Kapitels......Page 92
6 Evaluierung des modellbasierten Herzbewegungsschätzers......Page 93
6.1.1 Auswertung ohne Auftreten von Verdeckungen......Page 94
6.1.2 Auswertung mit Auftreten von Verdeckungen......Page 98
6.2 Auswertung des Testdatensatzes mit automatisierter Markersegmentierung und Korrespondenzfindung......Page 102
6.2.1 Verwendung der Zustandsschätzung zur Korrespondenzfindung und Identifizierung von Landmarken......Page 103
6.2.2 Rekonstruktionsergebnisse......Page 104
6.3 Zusammenfassung des Kapitels......Page 112
7.1 Zusammenfassung......Page 115
Literaturverzeichnis......Page 117