Spatial localization of surgical tools using electromagnetic tracking devices. Applications and validity domains of numerical modellings
La localisation spatiale d'outils chirurgicaux par systèmes électromagnétiques alternatifs. Applications et domaines de validité des modélisations numériques
Résumé
Magnetic tracking devices are the only systems that allow movement tracking 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 effects of the two metal-related phenomena that impacts the performance of electromagnetic based trackers : eddy currents in conductors and ferromagnetism. Two numerical techniques have been developed. Various controles and particularly an experimental investigation were undertaken to validate the numerical results. Precision and validity domains of the numerical modellings have also been determined
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.
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