Bitte benutzen Sie diese Kennung, um auf die Ressource zu verweisen:
http://dx.doi.org/10.25673/35153
Titel: | Touchless, direct input methods for human-computer interaction to support image-guided interventions |
Autor(en): | Hatscher, Benjamin |
Gutachter: | Hansen, Christian |
Körperschaft: | Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Informatik |
Erscheinungsdatum: | 2020 |
Umfang: | xi, 188 Seiten |
Typ: | Hochschulschrift![]() |
Art: | Dissertation |
Tag der Verteidigung: | 2020 |
Sprache: | Englisch |
URN: | urn:nbn:de:gbv:ma9:1-1981185920-353567 |
Schlagwörter: | Maschinelles Sehen Sprachverarbeitung |
Zusammenfassung: | Bei minimal-invasiven Eingriffen werden Katheter oder Nadeln durch Inzisionen
in den Körper des Patienten geführt um die Zielstruktur zu erreichen
ohne dabei eine offene chirurgische Operation zu erfordern. Während eines
solchen Eingriffs hat der Operateur weder direkte Sicht auf die Werkzeuge,
noch auf Ziel- oder Risikostrukturen und ist auf bildgebende Verfahren wie
Ultraschall, Röntgenbildgebung oder Magnetresonanztomographie angewiesen.
Eine Anpassung der Echtzeit-Bildgebung, der Zugriff auf Planungsdaten oder
auf bereits aufgenommene Bilder kann während einer Intervention erforderlich
werden. Aufgrund der Gefahr die Sterilität zu verletzen, können herkömmliche
Eingabegeräte wie Maus und Tastatur nicht ohne weiteres verwendet
werden. Im der klinischen Praxis müssen Touchscreens, Tasten oder Joysticks
mit steriler Folie abgedeckt werden. Alternativ werden Interaktionsaufgaben
verbal oder gestisch an einen Assistenten delegiert.
Beide Ansätze sind nicht optimal: Stellvertreter-Interaktion ist anfällig
für Missverständnisse und abhängig von der Erfahrung des Assistenten. Die
Verwendung von steril abgedeckten, konventionellen Eingabegeräten ist umständlich
und nicht möglich wenn beide Hände für die Durchführung der
Intervention benötigt werden. Direkte Interaktion ist jedoch wichtig, um ein
tieferes Verständnis für die medizinischen Bilddaten zu entwickeln.
Die vorgestellte Arbeit untersucht alternative Eingabemethoden für die
direkte Interaktion mit Computersystemen in Situationen, in denen die Hände
steril gehalten werden müssen und nicht jederzeit zur Verfügung stehen. Für
MRT-geführten Nadelinterventionen wird eine berührungslose, einhändige
Gestensteuerung vorgestellt und mit der Delegation an einen Assistenten
verglichen. Für Situationen in denen die Hände nicht verfügbar sind werden
handfreie Eingabemethoden zur grundlegenden Interaktion mit medizinischen
Bilddaten untersucht. Als Eingabekanäle werden die Blickrichtung, die Füße,
Sprachbefehle und Körperbewegungen eingesetzt. Sekundäre, zeitgleich ausgeführte
Aufgaben wie die Interaktion mit Bilddaten beeinflussen möglicherweise
die primäre, medizinische Aufgabe. Daher wird die Eignung und Auswirkung
verschiedener handfreier Eingabemethoden während der Ausführung einer
manuellen Aufgabe untersucht. Zudem werden passive Eingabemethoden für
sekundäre Aufgaben aus natürlichem Nutzerverhalten abgeleitet und auf die
resultierende subjektive Arbeitsbelastung untersucht. During minimally-invasive procedures, catheters or needles are inserted into the patient’s body through small incisions and navigated to the desired structure without the need for open surgery. During such a procedure, the clinician does not have a direct view on the tools, the target or risk structures and therefore relies on imaging modalities such as ultrasound, X-ray or magnetic resonance imaging. Adjustment of live images, access to planning data or previously acquired images might become necessary during an intervention. Due to the risk of breaking asepsis, conventional input devices such as mouse and keyboards cannot be used without further measures. In clinical practice, touchscreens, buttons or joysticks need to be covered in sterile plastic sheeting. Alternatively, an assistant is instructed verbally or gesturally to act as a proxy user. Both approaches are not optimal: Proxy-user interaction is prone to misunderstandings and relies on the experience of the assistant. Using plastic-draped, conventional input devices is cumbersome and not possible in case both hands are required to perform the intervention. However, direct interaction is essential to gain a deeper understanding of medical image data. The presented work investigates alternative input methods for direct interaction with computer systems for situations where the hands are sterile and not available at all times. Touchless, one-handed gesture input is presented and compared to proxy-user interaction for MRI-guided needle interventions. Hands-free input methods for basic interaction with medical images are investigated for situations with the hands occupied. Gaze, feet, voice commands and body movements are employed as input channels. Direct, concurrently performed image manipulation might influence the primary, medical task. Therefore, the suitability and impact of different hands-free input methods while performing a manual task is investigated. Further, passive input methods for secondary tasks derived from natural user behavior are investigated regarding the resulting subjective workload. |
URI: | https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/35356 http://dx.doi.org/10.25673/35153 |
Open-Access: | ![]() |
Nutzungslizenz: | ![]() |
Enthalten in den Sammlungen: | Fakultät für Informatik |
Dateien zu dieser Ressource:
Datei | Beschreibung | Größe | Format | |
---|---|---|---|---|
Hatscher_Benjamin_Dissertation_2020.pdf | Dissertation | 23.33 MB | Adobe PDF | ![]() Öffnen/Anzeigen |