La localisation spatiale d'outils chirurgicaux par systèmes électromagnétiques alternatifs : applications et domaines de validité des modélisations numériques

Spatial localization of surgical tools using electromagnetic tracking devices : applications and validity domains of numerical modellings

• Auteur / Autrice : Joffrey Paille
• Direction : Jocelyne Troccaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biologique et médical
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électromagnétisme

Localisation

Chirurgie -- Appareils et matériel

Chirurgie -- Informatique

Résumé

Les localisateurs magnétiques sont les seuls systèmes de localisation spatiale à permettre une localisation intra-corporelle. Cependant, les performances de ces systèmes sont fréquemment dégradées dans des conditions ''normales'' d'utilisation. Les erreurs constatées, de l'ordre de plusieurs millimètres pour les plus significatives, sont notamment provoquées par la présence de matériaux métalliques dans la zone de fonctionnement du localisateur. Ces matériaux engendrent des perturbations électromagnétiques qui modifient les valeurs du champ généré par les sources magnétiques du localisateur. Nous présentons un modèle numérique des phénomènes d'induction électromagnétiques créés dans des milieux conducteurs et/ou magnétiques avec la méthode des éléments finis, utilisant le logiciel FluxExpert. Deux techniques numériques différentes ont été mises en œuvre et comparées. Les résultats obtenus ont été validés. La cohérence et la complémentarité des domaines de validité ont été démontrées.

Magnetic tracking devices are the only systems that allow tracking movement of surgical tools inside the human body. Nevertheless, when used in a typical working environnement, these systems are usually disturbed by electromagnetic fields induced in nearby metals. The presence of metallic objects within the working field results in measurement errors which can be important, several millimeters for the most significant. Three-dimensional finite element modelling is presented, which is performed with FluxExpert software. This model is used to study the effect of the two metal-related phenomena that impinge on the performance of electromagnetic based trackers : eddy currents and ferromagnetism. Two numerical techniques have been developed. An experimental investigation was undertaken to validate the aumerical results. Validity domains of the numerical modellings have also been determined.