Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Smart device assisted method for rod length and rod radius measurement in percutaneous pedicle screw surgery

Alk A., Martin T., Bassey-Neef J., Berger J., Kozak J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 3

30--33

EN

In a percutaneous pedicle screw surgery the surgeon is faced with huge challenges because he has no direct view on the operating field. The screw positions and the required rod dimensions for the stabilizing connection are hard to define. In this paper a new method for a percutaneous pedicle screw surgery is described to record the positions of three pedicle screws with help of a mobile localizing system with passive markers and a tablet computer. The presented system calculates the required rod length and rod radius. The procedure is more convenient than mechanical measuring systems and it works without radiation load of the patient. The system is tested with an in-vitro test arrangement and first results are very promising with an accuracy of ±2 mm for the rod length.

PL

Dużym problemem dla chirurgów w zabiegach nieinwazyjnej chirurgii śrub pedikularnych jest brak oglądu na pole operacyjne. Z tego powodu określenie pozycji poszczególnych śrub oraz wymaganej długość prętu stabilizacyjnego może nastręczać trudności. W niniejszym artykule zaprezentowano nową metodę rejestracji pozycji śrub pedikularnych z wykorzystaniem pasywnych markerów optycznych, mobilnego systemu nawigacyjnego, oraz tabletu. Zaprezentowane rozwiązanie pozwala na obliczenie wymaganej długości oraz krzywizny pręta pedikularnego. Opisywana metoda jest wygodniejsza niż pomiar z wykorzystaniem systemów mechanicznych oraz nie wymaga naświetlenia pacjenta promieniowaniem rentgenowskim. Testy metody przeprowadzone w środowisku in-vitro wykazały dokładność pomiaru długości pręta stabilizacyjnego na poziomie ±2 mm co wydaje się być bardzo obiecującym rezultatem.

2

Rozwój, kalibracja, walidacja oraz porównanie lokalizatorów medycznych opartych o smartfony Apple iPhone 5S oraz Samsung Galaxy S4

Danioł M., Martin T., Kozak J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 5

53-56

PL

Artykuł prezentuje koncepcję oraz próbę opracowania lokalizatora medycznego bazującego na pojedynczej kamerze urządzenia mobilnego z serii Samsung Galaxy S4 oraz Apple iPhone. W pracy przedstawiono algorytm działania lokalizatora, procedurę jego kalibracji, proces walidacji, a także porównanie dokładności pomiarowej z systemem wideooptycznym Polaris. W artykule zaprezentowano również nowy rodzaj markerów dla wskaźników Rigid Body, przystosowanych do kamer pracujących w paśmie światła widzialnego.

EN

Article presents idea and prototype of mobile medical localizer based on Apple iPhone 5S and Samsung Galaxy S4 single smartphone camera. Authors described workflow of application, calibration procedure and validation process as well as comparison between proposed solution and NDI Polaris- gold standard in medical navigation. Authors presents also a new Rigid Body marker design adapted to work with smarphone camera.

3

Rozwój, kalibracja i walidacja lokalizatora bazującego na jednej kamerze smartfonu

Danioł M., Schulte J., Jankowski B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 4

216--218

PL

W pracy przedstawiono rozwój, metody kalibracji i walidację lokalizatora medycznego opartego o kamerę urządzenia mobilnego, mającego w przyszłości zastąpić system lokalizacyjny Polaris. Opisano sposób detekcji markerów Rigid Body (RB) przy pomocy współczynnika nierówności perymetrycznej oraz kryterium powierzchni, przedstawiono wpływ pozycji markerów na obrazie kamery na dokładność odczytu pozycji, a także zaprezentowano zupełnie nowy rodzaj markerów RB, opracowanych przez firmę Aesculap, przystosowanych do pracy z urządzeniami mobilnymi. Przeprowadzono również testy potwierdzające zasadność wprowadzonych optymalizacji i rozwiązań.

EN

The following report presents an alternative to the NDI Polaris localizer. This work focuses on optimization and implementation of new image processing algorithms for a medical mobile localizer and it also concerns the newest Rigid Body markers developed by Aesculap AG. It was necessary to use Samsung Galaxy S4 with Android 4.4 „KitKat” OS and Eclipse IDE version 4.3.1 with OpenCV 2.4.8 libraries to perform the development. Tests were conducted on a special plate Gold Bench with known dimensions. Camera calibration was carried out according to the method described in [4]. Within the scope of the current work there was usage of the isoperimetric quotient and the implemented criterion of the pixel area of detected objects, to eliminate detection of small light reflections as false Rigid Body markers (Fig. 5). The last software modification aimed at adding a circle on the camera view which was located in the area of the best camera accuracy (Fig. 6). These optimizations enable better detection of RB markers and more accurate estimation of their position. There is also presented the new design of the RB marker which has an additional collar enabling dissipation of smartphone LED diode light around the marker. It is crucial innovation which eliminates artifacts on camera view, caused by light reflections from RB. The results of the tests were satisfying. The distance 150 mm between two RB was measured using the smartphone camera from two different distances to Gold Bench of values 50 and 100 cm. The mean values from 10 measurements were 149,62 and 149,33, whereas the standard deviations values were σ±0,21 mm and σ±0,24 mm, respectively. It is planned to migrate the application from Android platform to Apple iOS in the future.

4

Elektromagnetyczny system do nawigacji medycznej o poprawionych właściwościach metrologicznych i użytkowych

Moroń Z., Baszyński M., Masalski M., Tewel N.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 2

101--104

PL

Przedstawiono projekt, którego głównym celem jest opracowanie systemu do określania położenia i orientacji przestrzennej narzędzi medycznych z wykorzystaniem pola magnetycznego m.cz., który w przyszłości mógłby być przygotowany do wdrożenia. Cele pośrednie: opracowanie modeli 3D pola magnetycznego, zbadanie niepożądanych wpływów przedmiotów deformujących rozkład pola magnetycznego oraz budowa stanowiska do badań doświadczalnych systemu. W stosunku do znanych rozwiązań system zawiera szereg usprawnień.

EN

Possibility of tracking position and spatial orientation of diagnostic and surgical instruments in relation to the patient’s body is of fundamental importance in modern medicine [1, 2, 3]. It is made possible by medical navigation systems determining current position of instruments and marking it on images of the body structure obtained earlier by the methods of medical imaging. At present optical IR systems dominate in this area, however, electromagnetic navigation (EM) systems operating at low frequencies are getting increased importance. EM navigation is simpler and more convenient in use than the optical systems and also enables navigation of flexible instruments [4]. A project whose main aim is design of a medical navigation system (hardware and full software) using low frequency magnetic field, suitable for entering production in future, is presented in the paper [8]. The project contains also creation of 3D models of the magnetic field, study of the influences of metal and magnetic objects disturbing operation of the EM system and design of a setup for experimental investigations of the system. In comparison to similar known solutions the system has introduced essential improvements that enable: increase in the speed of operation, increase in the number of navigation channels and increase in the range of system operation – with preserving or even increasing the system sensitivity and accuracy of position determining.

5

Stan techniki nawigacji medycznej w obszarach chirurgii wspomaganej komputerowo

Kozak J.

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2012

|

Vol. 1, nr 3

129--134

PL

Tendencje chirurgii, zarówno w technikach minimalnie inwazyjnych, jak opierających się na robotyce, narzucają stosowanie metod wspomagających chirurga w wizualizacji pola operacyjnego i orientacji przestrzennej narzędzi podczas zabiegu. Metody te wymagają rzetelnej oceny. Przykładami technologii medycznych, które muszą podlegać takiej ocenie, są chirurgia wspomagana komputerowo stosująca tomografię komputerową lub ultrasonografię oraz endoskopia, zarówno manualna, jak i zrobotyzowana. Technologie wspomagania chirurgii mogą być nieocenioną pomocą dla chirurga. Telemanipulator może służyć przykładowo do obsługi narzędzi i głowicy USG, które umożliwiają precyzyjne przeprowadzenie biopsji. Nawigowane USG we wspomaganiu różnych zabiegów operacyjnych pozwala wyeliminować niedokładności wynikające z przemieszczania się operowanej tkanki podczas zabiegu. Dzięki połączeniu telemanipulatora z nawigowanym USG w jeden system można znacząco zwiększyć dokładność orientacji przestrzennej narzędzi podczas zabiegu.

6

Analiza metod ograniczania błędów określenia położenia powodowanych deformacjami rozkładu pola magnetycznego w systemach nawigacji elektromagnetycznej

Tewel N., Moroń Z.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2012

|

Vol. 18, nr 1

43-49

PL

Systemy nawigacji medycznej umożliwiają dokładne określanie położenia narzędzi medycznych względem ciała pacjenta. Wśród rozwiązań oferowanych na rynku wyróżniają się systemy elektromagnetyczne (EMS – Electromagnetic Systems), które nie wymagają zachowania linii bezpośredniego widzenia (LOS – Line of Sight) między umieszczonym na narzędziu czujnikiem a emiterem (źródłem) pola magnetycznego. Mają one jednak tę wadę, że są wrażliwe na deformacje rozkładu pola magnetycznego powodowane obecnością przedmiotów wykonanych z dobrych przewodników elektrycznych oraz ferromagnetyków. W artykule przedstawiono wyniki analizy wpływów różnych obiektów, mogących zaburzać rozkład pola magnetycznego, na dokładność określania położenia w systemach nawigacji EM z polem wzbudzającym sinusoidalnym i stałym komutowanym. Wskazano również, jak te wpływy ograniczyć. Przedstawione informacje są przeznaczone przede wszystkim dla konstruktorów, lecz mogą być pomocne również dla użytkowników tych systemów. Prezentowane wyniki uzyskano na drodze modelowania i symulacji metodą elementów skończonych (FEM – Finite Element Method).

EN

Medical navigation systems enable localization of surgical and diagnostic instruments inside the patient’s body. The Electromagnetic Navigation Systems (EMS) are the best among the available commercial solutions. Their main advantage is the ability of working correctly without clear Line of Sight (LOS) between the sensors and the source (emitter) of the magnetic field. However, they are sensitive to deformations of the magnetic field distribution resulting from the presence of the objects made up of good electrical conductors and ferromagnetic materials – which is their main shortcoming. This paper includes the results of the analysis of the influence of various disturbing objects on the accuracy of navigation in systems with sinusoidal and commutated excitation field, as well as some guidelines how to avoid this influence. The presented results can be usefull, especialy for the designers of new solutions of EM navigation systems, as well as for the users of these systems. The analysis was performed by means of Finite Element Method (FEM) and simulations.