Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hệ thống theo dõi điện từ với độ biến dạng giảm thiểu sử dụng kích thích bậc hai
Tóm tắt
Các hệ thống theo dõi điện từ, thường được sử dụng trong phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây biến dạng dẫn điện. Ảnh hưởng của các yếu tố gây biến dạng dẫn điện đến độ chính xác của hệ thống theo dõi điện từ có thể được giảm thiểu thông qua việc điều chỉnh từ trường. Phương pháp này đã được phát triển và thử nghiệm. Điện áp được cảm ứng trực tiếp bởi cuộn phát tại cuộn cảm ứng mà không có ảnh hưởng bổ sung nào từ các yếu tố gây biến dạng dẫn điện phụ thuộc vào đạo hàm bậc nhất của điện áp trên cuộn phát. Tuy nhiên, điện áp được cảm ứng gián tiếp bởi cuộn phát qua yếu tố gây biến dạng dẫn điện tại cuộn cảm ứng phụ thuộc vào đạo hàm bậc hai của điện áp trên cuộn phát. Hệ thống theo dõi điện từ tận dụng sự khác biệt này bằng cách cung cấp cho cuộn phát điện áp kích thích bậc hai. Phương pháp này thích ứng với mức độ biến dạng do các yếu tố gây biến dạng dẫn điện. Cách tiếp cận này được đánh giá thông qua thiết lập thực nghiệm của hệ thống theo dõi điện từ. Thử nghiệm trong ống nghiệm cho thấy sai số tối đa giảm từ 10.9 xuống 3.8 mm khi điện áp bậc hai được sử dụng để kích thích cuộn phát thay vì điện áp hình sin. Hơn nữa, sai số căn bậc hai trong gần khu vực của đĩa nhôm được sử dụng như một yếu tố gây biến dạng dẫn điện đã giảm từ 3.5 xuống 1.6 mm khi hệ thống theo dõi điện từ sử dụng kích thích bậc hai thay vì kích thích hình sin. Theo dõi điện từ với kích thích bậc hai miễn nhiễm với các tác động của yếu tố gây biến dạng dẫn điện, đặc biệt là so với kích thích hình sin của cuộn phát. Kích thích bậc hai trong theo dõi điện từ cho phẫu thuật trợ giúp máy tính hứa hẹn cho các ứng dụng lâm sàng.
Từ khóa
#theo dõi điện từ #kích thích bậc hai #phẫu thuật xâm lấn tối thiểu #độ chính xác hệ thống #biến dạng dẫn điệnTài liệu tham khảo
Birkfellner W, Hummel J, Wilson E, Cleary K (2008) Tracking devices. In: Peters T, Cleary K (eds) Image-guided interventions. Springer, US, New York
Nafis C, Jensen V, Jako R (2008) Method for evaluating compatibility of commercial electromagnetic (EM) micro sensor tracking systems with surgical and imaging tables. Proc SPIE. doi:10.1117/12.769513
Nafis C, Jensen V, Beauregard L, Anderson P (2006) Method for estimating dynamic EM tracking accuracy of surgical navigation Tools. Proc SPIE. doi:10.1117/12.653448
Traub J, Kaur S, Kneschaurek P, Navab N (2007), Evaluation of electromagnetic error correction methods—correcting distortion fields for appliance in the radiation therapy room. Bildverarbeitung für die Medizin. Available: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?. doi:10.1.1.141.936&rep=rep1&type=pdf
Weiser T, Hyman K, Yun J, Litle V, Chin C, Swanson S (2008) Electromagnetic navigational bronchoscopy: a surgeon’s perspective. Ann Thorac Surg 85:797–801
Levy EB, Tang J, Lindisch D, Glossop N, Banovac F, Cleary K (2007) Implementation of an electromagnetic tracking system for accurate intrahepatic puncture needle guidance: accuracy results in an in vitro model. Acad Radiol 14(3):344–354
Zhou J, Sebastian E, Mangona V, Yan D (2013) Real-time catheter tracking for high-dose-rate prostate brachytherapy using an electromagnetic 3D-guidance device: A preliminary performance study. Med Phys 40(2):021716. http://online.medphys.org/resource/1/mphya6/v40/i2/p021716_s1?isAuthorized=no
LaScalza S, Arico J, Hughes R (2003) Effect of metal and sampling rate on accuracy of Flock of Birds electromagnetic tracking system. J Biomech 36(1):141–144
Birkfellner W, Watzinger F, Wanschitz F, Ewers R, Bergmann H (1998) Calibration of tracking systems in a surgical environment. IEEE Trans Med Imag 17(5):737–742
Schuler N, Bey M, Shearn J, Butler D (2005) Evaluation of an electromagnetic position tracking for measuring in vivo, joint dynamic kinematics. J Biomech 38(10):2113–2117
Raab F, Blood E, Steiner T, Jones H (1979) Magnetic position and orientation tracking systems. IEEE Trans Aerosp Electron Syst 15(5):709–718
Seiler P, Blattmann H, Kirsch S, Schilling Ch (2000) A novel tracking technique for the continuous precise measurement of tumour position in conformal radiotherapy. Phys Med Biol 45: 103–110
Schneider M, Stevens Ch (2007) Development and testing of a new magnetic-tracking device for image guidance. Proc SPIE. doi:10.1117/12.713249
Poulin F, Amiot L (2002) Interference during the use of an electromagnetic tracking system under OR conditions. J Biomech 35(6):733–737
Hummel J, Figl M, Birkfellner W et al (2006) Evaluation of a new electromagnetic tracking system using a standardized assessment protocol. Phys Med Biol 51:205–210
Wilson E, Yaniv Z, Lindisch D, Cleary K (2008) A buyer’s guide to electromagnetic tracking systems for clinical applications. Proc SPIE. doi:10.1117/12.770509
Kindratenko V (2000) A survey of electromagnetic position tracker calibration techniques. Virtual Real 5(3):169–182
Mucha D (2009) An error compensating electromagnetic navigation for head surgery. Technische Universität Berlin, Dissertation
Rodgers A, Higgins R, Hanf K, Farr J (2006), Distributed array magnetic tracking. Patent Application US 2006/0170417
Scully J, Schneider M (2007) DC magnetic-based position and orientation monitoring system for tracking medical instruments. Patent Application US 2007/0078334A1
Bar-Tal M, Govari A (2006) Distortion-immune position tracking using redundant measurements. European patent application, EP 1887309A1
Lewandowski R, Wier E (1998) Metal immune magnetic tracker. US Patent 6,154,024
Shalgi A, Nitzan Y, Tal M, Yaron U (2006) Reduced field distortion in medical tools. Patent Application US 2007/0255132A1
Nieminen J, Kirsch S (2006) Eddy current detection and compensation. US Patent 7,353,125B2
Schneider M (2010) System and method for measuring position and orientation using distortion compensated magnetic fields. US Patent 7,788,060B2
Plotkin A, Kucher V, Horen Y, Paperno E (2008) A new calibration procedure for magnetic tracking systems. IEEE Trans Magn 44(11):4525–4528
Fitzpatrick JM, Hill DL (2000) Image registration. In: Sonka M (ed) Medical image processing and analysis. Bellingham, Washington, pp 488–496