HC 4-4 Navigation in surgery

Question 1

Optical tracking

Answer 1

• Markers (bolletjes) op naalden zenden infrarood licht uit, dit vangt de camera op. De camera kan de oriëntatie van de bollen en dus het object meten
  
  • Passief uitzenden: bolletjes op het instrument reflecteren het licht
  • Actief: bolletjes zenden zelf infrarood licht uit

Optical tracking problemen
- Gebogen naald
- Naald buigt omdat er kracht op wordt uitgeoefend
- GPS systeem niet goed gekalibreerd
- Tracking naald niet volledig goed, hoe langer je instrument, hoe groter de fout
Line of sight problem

Question 2

Elektromagnetische tracking

Answer 2

• 3D oriëntatie van patiënten maken
  
  • Field generator: elektromagnetische velden uitzenden
  • EM sensor: detecteren
  • Tracking systeem: alles is verbonden met dit systeem. Meet spanningsverschillen in het spoeltje
• Nadeel: verstoring door magnetische materiaal geeft verkeerde posities

Question 3

Berekening van coördinaten

Answer 3

• Het instrument, camera, patiënt en plaatje hebben een eigen coördinatensysteem. De coördinatensystemen moet je nauwkeurig in verbinding brengen. Je gebruikt matrixen die je met transformaties verplaats in de andere coördinatensystemen. De matrices zijn 4x4. De 3x3 beschrijft de oriëntatie/rotatie, de laatste kolom is de translatie. Het tracking systeem (de camera) vertelt je de positie van het instrument. Van het trackingsysteem kun je de coördinaten overzetten in de patiënt. En dat vervolgens naar de positie van je instrument in de MRI. Van de patiënt naar MRI beelden is nog het lastigst, maar hier gebruiken we markers voor. Instrument -> tracker -> patiënt -> plaatje Je zet ringetjes in de schedel van de patiënt. Het gat in de ringetjes weet je, dus kun je de transformatie hiermee bepalen. Je bepaalt de transformatie waarbij de punten het best op elkaar passen. Je kan ook anatomische landmarks gebruiken, i.p.v. ringetjes. Fiduciale registratie in neurochirurgie met optische GPS.
• Verplaatsing van de camera is geen probleem voor het beeld. Je doet namelijk iets met de inverse van het instrument en/of de patiënt, waardoor de camera hier geen invloed op heeft. Alles wordt bepaald aan de hand van de positie van de patiënt, dus maakt een verplaatste camera niet uit. Verbuigen van de pointer is een probleem voor je navigatie. Als de patiënt verplaats wordt is dit geen probleem, instrumenten zitten aan de patiënt vast. Het referentie frame moet heel rigide vast zitten aan de patiënt. Want anders snapt het systeem niet waar de patiënt zit.