3D-Überwachung des OP-Saals - stören sich PMD-Kameras, Trackingsysteme und Spielkonsolenzubehör? P. Nicolai¹, H. Mönnich¹, J. Raczkowsky¹, H. Wörn¹ ¹ Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik, Karlsruhe, Germany Kontakt: philip.nicolai@kit.edu Abstract: Für verschiedene heutige und künftige Aufgaben im Operationssaal können 3D-Kameras nützliche Ergänzungen dar- stellen oder neue Möglichkeiten eröffnen. Neben klassischen Time-of-Flight Kameras erfreut sich derzeit vor allem die Microsoft Kinect wachsender Beliebtheit – trotz ihrer Vermarktung als Spielkonsolenzubehör. Da die Mehrzahl der 3D- Kameras ebenso wie markerbasierte Trackingsysteme mit aktiver Aussendung von Licht im Infrarotbereich arbeitet, besteht die Gefahr, dass diese sich bei simultaner Verwendung ohne aufwendige Synchronisierung gegenseitig stören. Anhand dreier Kameramodelle und eines Trackingsystems wird dieser Sachverhalt untersucht und aufgezeigt, welche Kombinationen ohne entsprechende Mechanismen keine nennenswerten Beeinflussungen aufweisen und zwischen wel- chen Komponenten eine Synchronisierung notwendig ist. Schlüsselworte: 3D-Kamera, Kinect, Überwachungssystem, Operationssaal, Evaluation 1 Problem Diverse Projekte in Deutschland, Europa und auf der ganzen Welt wie MiroSurge [1] oder SOFIE [2] beschäftigen sich mit dem Entwurf und der Konstruktion von Robotersystemen für den Einsatz im Operationssaal. Diese sind – neben an- deren Vorzügen – in der Regel sehr klein und leicht und eröffnen damit neue Möglichkeiten für die roboterassistierte Chirurgie: denkbar wäre beispielsweise ein kooperatives Arbeiten von Chirurg und Roboter im selben Arbeitsraum. In einem solchen Szenario wird allerdings eine konstante Überwachung des Arbeitsraumes benötigt, um unerwünschte Er- eignisse wie Kollisionen zwischen Roboter und Chirurg auszuschließen und somit die Sicherheit des Chirurgen und des Patienten zu garantieren. Ein derartiges Überwachungssystem wird beispielsweise im Rahmen des EU-Projekts SAFROS aufgebaut [3]. Unabhängig vom Einsatz von Robotern werden bereits heute Computer zu verschiedensten Zwecken im Operationssaal eingesetzt. Deren Bedienung z.B. zur Anzeige und Untersuchung von CT-Aufnahmen ist aber häufig umständlich, da der Chirurg hierfür entweder den sterilen OP-Bereich verlassen oder die gewünschten Aktionen mündlich einem Assistenten zur Ausführung mitteilen muss. Abhilfe schaffen könnte hierbei der Einsatz von Gestenerkennung, mit deren Hilfe der Chirurg auch innerhalb des sterilen Bereichs mittels Handbewegungen z.B. durch einen CT-Datensatz navigieren kann. Diese Technik wurde in einem kanadischen Krankenhaus bereits in mehreren Operationen erfolgreich getestet, zum Ein- satz kam hierbei eine Microsoft Kinect 3D-Kamera [4]. Die soeben beschriebenen Szenarien sind aus medizinischer Sicht inhaltlich zunächst nicht notwendigerweise verwandt, gemeinsam ist ihnen jedoch der Einsatz von 3D-Kameratechnik im Operationssaal. Hierbei ist zu beachten, dass kom- merziell verfügbare 3D-Kameras derzeit aber fast ausschließlich auf aktiven Messverfahren basieren, die das Aussenden von Infrarotlicht beinhalten. Da auch markerbasierte Trackingsysteme mit Infrarotlicht arbeiten, die bereits im OP-Saal Anwendung finden, ist eine gegenseitige Störung und damit einhergehende Verringerung der Genauigkeit der einzelnen Systeme zu befürchten. Gerade in kritischen Bereichen wie dem medizinischen Einsatz muss jedoch gewährleistet sein, dass die eingesetzten Komponenten sich nicht gegenseitig beeinflussen. Diese Arbeit untersucht exemplarisch drei verschiedene 3D-Kameras sowie ein markerbasiertes Trackingsystem auf ge- genseitige Beeinflussungen beim simultanen Einsatz. Der Fokus liegt nicht auf der absoluten Genauigkeit der Messun- gen, sondern auf der Wiederholgenauigkeit bzw. dem Rauschen der Tiefenbilddaten. Hier ist im Gegensatz zu Abwei- chungen der absoluten Genauigkeit keine „einfache“ Korrektur mit distanz- oder situationsabhängigen Korrekturwerten möglich. 10. CURAC-Jahrestagung, 15. - 16. September 2011, Magdeburg 165