Die Messung der Position und Orientierung eines chirurgischen Instruments stellt einen wichtigen Teilaspekt der computer-assistierten Chirurgie dar. Hierzu existieren bereits mehrere Ansätze, wobei sich die optische Nachverfolgung durch eine Stereokamera und retroreflektierende Marker bereits in zahlreichen Navigationssystemen wiederfindet. Bei einem ultraschallbasierten Navigationsansatz in der Leberchirurgie müssen sowohl die Messmarken-Tracker der Ultraschallsonde als auch des „Schneidewerkzeugs“, dem Ultraschalldissektor, sichtbar sein. Häufig beugt sich der behandelnde Chirurg während der Operation jedoch über das Operationsgebiet. Um eventuelle Gewebedeformationen im Vergleich zu präoperativ erstellten CT-Daten mit Hilfe von Ultraschall zu verifizieren, ist es außerdem oftmals auch erforderlich die von der Kamera abgewandte Leberseite zu scannen, da auch eine Leber nicht uneingeschränkt mobilisierbar ist. 

Auf Grund der Bedienbarkeit ist es daher von Nachteil, dass eine direkte Sichtverbindung zwischen Instrumenten und Kamera bestehen muss, um Position und Lage der Instrumente im 20 Hz Takt vermessen zu können. Durch eine geeignete Anbringung der Instrumententracker kann das Problem der Einschränkung der Sichtbarkeit zwar etwas verbessert, jedoch bei weitem nicht vollständig gelöst werden. Eine Messung durch elektromagnetische Tracking-Systeme soll hier Abhilfe verschaffen. 

Die Aufgabe der Semester- / Diplomarbeit ist daher eine systematische Untersuchung der Anwendbarkeit der vorhandenen elektromagnetischen Tracking-Systeme (siehe z.B. Abbildung 1) auf simulierte Operationsbedingungen in der Leberchirurgie (siehe Abbildung 2 und Abbildung 3) und die Untersuchung der erreichbaren Navigationsgenauigkeit im Vergleich zum optischen Tracking. 

Das Ziel der Arbeit ist die Erarbeitung eines Gesamtfazits zur Anwendbarkeit der elektromagnetischen Messtechnik in der Leberchirurgie. Dazu soll in einem ersten Arbeitsschritt der elektromagnetische Sensor (siehe Abbildung 4) geeignet an Ultraschallsonde beziehungsweise -dissektor befestigt werden. Durch Experimente sollen sowohl Vorteile als auch Nachteile dieser Messtechnik gegenüber gestellt und mit denen optischer Messverfahren verglichen werden.

In einem 1. Versuch sollen darum vor allem Vor- und Nachteile bezüglich Integrierbarkeit und Handhabung evaluiert werden. Einfluss auf die Integrierbarkeit haben dabei sowohl die Schwierigkeit der Positionierung der einzelnen Komponenten (Navigationskamera, elektromagnetische Platte, …) als auch der Einfluss der Komponenten auf den chirurgischen Ablauf einer Leberoperation (Elektromagnetismus, …). Bezüglich der Handhabung muss überprüft werden, inwiefern elektromagnetische Sensoren die Benutzung der Instrumente einschränken. Idealerweise sollten diese so angebracht sein, dass es keine Einschränkung der Benutzbarkeit gibt und somit der Nachteil einer erforderlichen Sichtverbindung zur Kamera bei optischen Messverfahren umgangen wird.

Zentraler Bestandteil der Arbeit ist die Durchführung konkreter Messungen zur Navigationsgenauigkeit. Hierzu sollen in einem 2. Versuch die Genauigkeiten experimentell bestimmt werden und mit denen optischer Messverfahren verglichen werden.

Mit Hilfe der Experimente soll schließlich ein Gesamtfazit zur Anwendbarkeit von elektromagnetischen Tracking-Systemen in der Leberchirurgie gezogen werden.