Inżynier i Fizyk Medyczny 3/2012 vol. 1
robotyka
/
robotics
artykuł
/
article
129
Stan techniki nawigacji
medycznej w obszarach chirurgii
wspomaganej komputerowo
Josef Kozak
AESCULAP AG, 78532 Tuttlingen, Niemcy, e-mail:
Wstęp
Tendencje chirurgii, zarówno w technikach minimal-
nie inwazyjnych, jak opierających się na robotyce,
narzucają stosowanie metod wspomagających chi-
rurga 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 to-
mografię komputerową lub ultrasonografię oraz en-
doskopia, zarówno manualna, jak i zrobotyzowana.
Technologie wspomagania chirurgii mogą być
nieocenioną pomocą dla chirurga. Telemanipulator
może służyć przykładowo do obsługi narzędzi i gło-
wicy USG, które umożliwiają precyzyjne przeprowa-
dzenie biopsji. Nawigowane USG we wspomaganiu
różnych zabiegów operacyjnych pozwala wyelimi-
nować niedokładności wynikające z przemieszczania
się operowanej tkanki podczas zabiegu. Dzięki połą-
czeniu telemanipulatora z nawigowanym USG w je-
den system można znacząco zwiększyć dokładność
orientacji przestrzennej narzędzi podczas zabiegu.
Podstawy nawigacji medycznej
W 1995 r. firma Northern Digital Inc., Kanada (NDI
Internet) wprowadziła na rynek lokalizujący system
wideo-optyczny Polaris, który odgrywa dużą rolę
w obecnych systemach chirurgii wspomaganej kom-
puterowo (ang.
Computer Assisted Surgery
,
CAS).
System CAS ma za zadanie śledzić pozycję narzę-
dzi chirurgicznych, do których zostały przyłączone
odpowiednie czujniki z markerami. Czujniki takie
(
ang.
Rigid Body
,
RB) są wyposażone w co najmniej
trzy markery. Markery pracują w paśmie podczer-
wieni i albo wysyłają (aktywne diody), albo odbija-
ją (pasywne kulki) promieniowanie podczerwone
(
rys. 1). Czujniki pasywne w przeciwieństwie do
aktywnych są bezprzewodowe.
System taki pozwala określić pozycję czujnika
o określonej geometrii w układzie współrzędnych
lokalizatora. Zależność współrzędnych lokalizatora
i czujnika wyznacza macierz transformacji T zawie-
rająca elementy macierzy rotacji R (macierz 3 x 3)
i wektora translacji
T
xyz
= [t
x
,
t
y
,
t
z
]
.
1 0 0 0
=
33
32
31
23
22
21
13
12
11
z
y
x
t R R R
t R R R
t R R R
T
gdzie: R
ij
–
elementy macierzy obrotu R;
t
k
= ele-
menty wektora przesunięcia.
Podstawy
medycyny opartej na faktach
Począwszy od lat dziewięćdziesiątych ubiegłego
wieku coraz większym uznaniem i popularnością
na całym świecie cieszą się zagadnienia medycyny
Fot. 1
Zestaw lokalizujący z czujnikiem pasywnym
