Johannes Kepler Symposium für Mathematik

Im Rahmen des Johannes-Kepler-Symposiums für Mathematik wird Prof. Dr. Markus H. Gross am Wed, Dec. 1, 1999 um 17:00 Uhr im HS 10 einen öffentlichen Vortrag (mit anschließender Diskussion) zum Thema "Modellierungsmethoden in der Chirurgiesimulation" halten, zu dem die Veranstalter des Symposiums,

O.Univ.-Prof. Dr. Ulrich Langer,
Univ.-Prof. Dr. Gerhard Larcher
A.Univ.-Prof. Dr. Jürgen Maaß, und
die ÖMG (Österreichische Mathematische Gesellschaft)

hiermit herzlich einladen.

Series A - General Colloquium:

The intention is to present general information not only to experts, but also to students and guests from outside the mathematical institutes.

Modellierungsmethoden in der Chirurgiesimulation

Die rechnergestützte Simulation chirurgischer Eingriffe ist ein herausforderndes Arbeitsgebiet, welches ein interdisziplinäres Zusammenwirken der unterschiedlichsten Forschungssdisziplinen erfordert. Insbesondere im Bereich der Kiefer- und Gesichtschirurgie können entsprechende Simulatoren die postoperative Gesichtsform des Patienten vorausberechnen und somit zur Operationsplanung herangezogen werden. Eines der wesentlichen Grundprobleme stellt dabei die geometrisch und physikalisch korrekte Modellierung des menschlichen Weichteilgewebes dar.

Der folgende Vortrag führt in die Grundproblematik der geometrischen und physikalisch-basierten Modellierung menschlicher Gesichter mittels Finiter Elemente Methoden (FEM) ein. Ein erster Ansatz basiert dabei auf einem Thin-Plate-Funktional, welches die Gesichtsoberfläche beschreibt und mit global C1-stetigen Ansatzfunktionen über einer vorgegebenen Diskretisierung (Triangulation) gelöst wird. Das unterliegende Gewebe wird hierbei durch einfache lineare Elemente beschrieben. Ein zweiter volumetrischer Ansatz verwendet prismatische Elemente und erlaubt es auch, nichtlineare Materialeigenschaften sowie Volumenerhaltung mit in die Berechnung einzubeziehen. Entsprechende Erweiterungen ermöglichen die Simulation von Gesichtsausdrücken und Emotionen. Erste, innerhalb einer Patientenstudie erzielte Ergebnisse belegen die Leistungsfähigkeit und Grenzen der vorgestellten Verfahren.

Die präsentierten Arbeiten sind Teile eines Forschgungsvorhabens, welches in Zusammenarbeit mit der Kiefer- und Gesichtschirurgie des Universitätsspitals in Zürich durchgeführt wird.

Audiovisuals: VHS Player, Projektor für Notebook