Analiza wpływu obiektów przewodzących i magnetycznych na dokładność działania systemu elektromagnetycznej nawigacji medycznej oraz możliwości ograniczenia tego wpływu

• Autorzy: Tewel N. , Moroń Z.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the influence of conductive and magnetic objects on the accuracy of electro-magnetic medical navigation system operation and possibilities of reducing that influence

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem artykułu są badania wpływu obiektów przewodzących i magnetycznych na dokładność działania systemu nawigacji elektromagnetycznej przeznaczonego do zastosowań medycznych oraz możliwości eliminacji lub ograniczenia tego wpływu. Stosując modelowanie i symulację metodą elementów skończonych (MES) dokonano liczbowego oszacowania wpływu typowych obiektów wymienionego rodzaju na błąd określenia położenia punktów w przestrzeni z użyciem takiego systemu. Wynikiem tych prac jest zbiór wskazówek i wytycznych umożliwiających ograniczenie tego wpływu.

EN

Medical navigation is used both in surgery and diagnostics to compute position of the distant end of medical tools immersed inside the patient’s body [1]. One of medical navigation methods is the electromagnetic navigation. Its main advantage is lack of requirement of providing a clean line of sight (LOS) between the tools and a source of the magnetic field (emitter). A real disadvantage of the electromagnetic method is its sensitivity to the influence of conductive and magnetic objects placed inside the operating space of the system [4, 5]. The main subject of this paper is an analysis of the influence of typical medical tools and other metal objects that can be used inside or close to the electromagnetic navigation system intended for laryngological applications. The objective set was obtained by using the finite element method of modeling and simulation. Description of the used models is given in Tables 1 and 2, and Fig. 1. Figs. 3 – 10 show the position determination error caused by the presence of conductive and magnetic objects, at different frequencies of the exciting field. According to the presented results, it is impossible to select the frequency range enabling simultaneous reduction of errors caused by both conductive non-magnetic and magnetic objects of different size and shape. However, for some selected objects used in the laryngological system, the most appropriate range of frequency seems to be hundreds of kilohertz. Bigger conductive or magnetic objects should be spaced at a distance no smaller than single meters from the operating space of the system.

Słowa kluczowe

PL

elektromagnetyczna nawigacja medyczna; deformacje rozkładu pola magnetycznego; błąd określenia położenia w przestrzeni

EN

electromagnetic medical navigation; distortion of magnetic field; "pattern search" algorithm

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 5
• Strony: 473--476
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Tewel N.

• Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Moroń Z.

• Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Citardi M. J.: Computer-aided sphemoid sinus surgery. Operative techniques in otolaryngology - head and neck surgery, Elsevier, vol. 14, 2003.
• [2] Bladen J., Anderson A.: Patent US 8,200,314 B2.
• [3] Lionberger D. R. et al: How does electromagnetic navigation stack up against infrared navigation in minimally invasive total knee arthroplasties?, The Journal of Arthroplasty, Elsevier, vol. 23, No. 4, 2008.
• [4] Hummel J. et al: Evaluation of a miniature electromagnetic position tracker, Medical Physics, American Association of Physicists in Medicine, vol. 29 (10), 2002.
• [5] Schicho K. et al: Stability of miniature electromagnetic tracking systems, Physics in Medicine and Biology, Institute of Physics Publishing, vol. 50, 2005.
• [6] Baszyński M.: Poprawa właściwości metrologicznych systemu przeznaczonego do pomiaru położenia z wykorzystaniem pola magnetycznego małej częstotliwości, praca doktorska, Wydział Elektroniki, Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska, Wrocław, 2005.
• [7] Baszyński M., Moroń Z., Tewel N.: Electromagnetic navigation in medicine – basic issues, advantages and shortcomings, prospects of improvement, Journal of Physics: Conference Series 238, IOP, 2010.