Bewertung eines miniaturisierten elektromagnetischen Positionstrackers

Das Aufkommen miniaturisierter elektromagnetischer Digitizer eröffnet eine Vielzahl potenzieller klinischer Anwendungen für computergestützte Eingriffe mit flexiblen Instrumenten; Endoskope oder Katheter können im Körper leicht verfolgt werden. In Bezug auf die neuen Anwendungen wurden die systematischen Verzerrungen, die durch verschiedene Materialien wie geschlossene metallische Schleifen, Drahtführungen, Katheter und Ultraschall-Scanköpfe verursacht werden, in dieser Arbeit für ein neues kommerzielles Tracking-System systematisch bewertet. Wir verwendeten das elektromagnetische Tracking-System Aurora (Mednetix/CH, NDI/Can); die Daten wurden über den seriellen Port eines PCs erfasst, der SuSE Linux 7.1 (SuSE, Gmbh, Nürnberg) ausführt. In das Digitizer-Volumen eingeführte Objekte umfassten Drahtschleifen unterschiedlicher Durchmesser, Drahtführungen, optische Tracking-Werkzeuge, einen Ultraschall-Scankopf, ein Endoskop mit radialem Ultraschall-Scankopf und verschiedene andere Objekte, die in Operationssälen und interventionellen Räumen verwendet werden. Überdies bestimmten wir den Einfluss einer C-Arm-Fluoroskopieeinheit. Um die Zuverlässigkeit des Systems zu quantifizieren, wurde der miniaturisierte Sensor auf einem nichtmetallischen Messgestell montiert, während der Sender in drei verschiedenen Abständen innerhalb des Digitizer-Bereichs fixiert war. Der Tracker erwies sich als empfindlicher gegenüber Verzerrungen durch Materialien in der Nähe des Emitters (durchschnittlicher Verzerrungsfehler 13,6 mm +/- 16,6 mm für Drahtschleifen, die in einem Abstand zwischen 100 mm und 200 mm vom Emitter positioniert waren). Verzerrungen, die durch Materialien in der Nähe des Sensors verursacht werden (Abstände kleiner als 100 mm), sind gering (typischer Fehler 2,2 mm +/- 1,9 mm). Die C-Arm-Fluoroskopieeinheit verursachte erhebliche Verzerrungen und schränkt die Zuverlässigkeit des Trackers ein (Verzerrungsfehler 18,6 mm +/- 24,9 mm). Verzerrungen, die aus dem Ultraschall-Scankopf resultieren, sind in Abständen kleiner als etwa 100 mm vom Emitter hoch. Die Verzerrungen nehmen auch zu, wenn der Scankopf horizontal und nahe am Sensor positioniert ist (durchschnittlicher Fehler 4,1 mm +/- 1,5 mm, wenn der Scankopf in einem Abstand von 100 mm vom Sensor positioniert ist). Die Verzerrungen sind leicht höher, wenn das Ultraschallgerät eingeschaltet ist. Wir haben auch den Einfluss gängiger medizinischer Instrumente auf die Abstandsmessungen bewertet. Bei diesen Messungen betrug die durchschnittliche Abweichung von der bekannten Entfernung von 200 mm 3,0 mm +/- 1,5 mm (verzerrungsfreie Abstandsmessung 1,5 mm +/- 0,3 mm). Die Abweichungen hängen ebenfalls von der relativen Orientierung zwischen Emitter und Sensor ab. Die Ergebnisse zeigen, dass das miniature Tracking-System neue Perspektiven in Bezug auf chirurgische Anwendungen eröffnet, bei denen ein flexibles Instrument im Körper verfolgt werden soll. Signifikante Verzerrungen, die durch metallische Objekte verursacht werden, treten nur in den schlimmsten Fällen auf, zum Beispiel in Anwesenheit einer geschlossenen, nicht isolierten Drahtschleife oder einer C-Arm- fluoreszenz Einheit in der Nähe des Emitters, die durch geeignete Verwendung vermieden werden kann.