**** Schwarz ****.

Präsentation zum Thema: "**** Schwarz ****."—  Präsentation transkript:

1 **** Schwarz ****

2 Vermessung explantierter Tibiaplateaus
Masterarbeit und Promotion im Rahmen der inter-disziplinären Arbeitsgruppe Biomechanik In Zusammenarbeit mit dem Laserlabor der FH Göttingen Friedrich Ach

3 Genauere Kenntnis über Verschleißerscheinungen an Knieendoprothesen
Ziel der Arbeit: Genauere Kenntnis über Verschleißerscheinungen an Knieendoprothesen

4 Untersuchungen existieren bisher nur:
Phänomenologisch Volumetrisch

5 Inhalt der Arbeit: Aufbau eines Messplatzes zur Bestimmung der Morphologie explantierter Tibiaplateaus

6 Anforderungen an den Messplatz:
Präzise (10m - Bereich) Schnell (wenige Minuten pro Messung) Einfach bedienbar (kein spezielles Fachwissen erforderlich) Visualisierung der Ergebnisse Verschiedene Modelle vermessbar Soll - Ist Vergleich durchführbar, evtl. Internetanbindung

7 Möglichkeiten zur Morphologiebestimmung

8 Messtaster Tastspitze bewegt sich schrittweise über Objektoberfläche und tastet sie Punkt für Punkt ab Hochpräzise (nm – Bereich) Bei allen festen Oberflächen einsetzbar: Keine Vorbereitung des Explantats notwendig Sehr langsam (Stunden - Tage) Gefahr der Zerstörung bei Fehlbedienung

9 Autofokus Methode Kamera bewegt sich schrittweise über Objektoberfläche und fokussiert einzelne Punkte Präzise (100 nm – Bereich) Vermutlich keine Vorbereitung des Explantats notwendig Relativ leicht zu bedienen, kaum Gefahr der Zerstörung Sehr langsam (Stunden - Tage)

10 Einstrahl - Triangulation
Laserstrahl bewegt sich schrittweise über Objektoberfläche. Streulicht wird über Sensor aufgenommen. Ausreichend präzise (10 m - Bereich) Relativ leicht zu bedienen, keine Gefahr der Zerstörung Relativ langsam (1- 3 Stunden) Probleme mit Volumenstreuung und Specklebildung

11 Lichtschnittverfahren mit Linienlichtquelle
Lichtlinie wird auf Objektoberfläche projiziert. Streulicht wird mit Kamera aufgenommen. Ausreichend präzise (10 m - Bereich) Relativ leicht zu bedienen, keine Gefahr der Zerstörung Schnell (Minuten) Probleme mit Volumenstreuung und Specklebildung

12 Prinzip des Lichtschnittverfahrens mit einer Linienlichtquelle
Laser Kamera Tibiaplateau

13 Aufbau des Messplatzes
Laser Kamera Tibiaplateau

14 Hauptprobleme des Lichtschnittverfahrens bei der Vermessung von Tibiaplateaus

15 Volumenstreuung im Messobjekt
Laserstrahl dringt ins Material ein und streut aus dem Volumen Dadurch präzise Lokalisierung der Messlinie schwierig

16 Specklebildung Interferenzerscheinung, bedingt durch die Natur des Laserlichts Erschwert ebenfalls präzise Erkennung der Messlinie

17 Folge: Ungenaue Detektierung der Messlinie, Messfehler

18 Verfolgte Lösungswege
Laufende Verbesserung der Algorithmen zu Bildauswertung Oszillieren des Lasers zur Specklevermeidung Einsatz einer anderen Wellenlänge Beschichtung der Oberfläche

19 Zu (1): Verbesserung der Algorithmen

20 Zwei Algorithmen zur Liniendetektion
Schwellwertalgorithmus Gradientenalgorithmus Sucht die Stelle in der Bildzeile, an der ein bestimmter Prozentsatz der maximalen Helligkeit erreicht ist Sucht die Stelle in der Bildzeile, an der die Änderung der Helligkeit maximal ist

21 Zu (2): Oszillieren des Laserkopfes zur Specklevermeidung
Masse Laser Lautsprecher

22 Bildverbesserung durch oszillierenden Laserkopf
Kamerabild und Liniendetektion mit ruhendem Laserkopf Kamerabild und Liniendetektion mit oszillierendem Laserkopf

23 Zu (3): Verwendung einer anderen (kürzeren) Wellenlänge
Hg – Lampe mit UV - Filter Laserdiode mit 670nm Wellenlänge (rot):

24 Bildverbesserung durch Einsatz von UV - Licht
Volles Spektrum 405nm 366nm Weiterer Vorteil: Keine Specklebildung Aber: Spezielle Optik & Kamera notwendig

25 Zu (4): Beschichtung der Oberfläche
Erprobte Methode, aber: Zu erwartende Probleme: Polyethylenoberfläche schwer zu beschichten Schichtdicke verfälscht Ergebnis Aufwändig im späteren Einsatz

26 Fazit Präzise Morphologiedaten einer größeren Anzahl explantierter Knieendoprothesen werden erstmalig verfügbar sein Noch viele Detailprobleme zu lösen (Erster Datensatz, visualisiert)

27 **** Schwarz ****