A Study on the Minimization of Spatial Error in 3-Demensional Neuronavigator

3차원 영상지원 뇌수술장비의 공간오차 최소화에 관한 연구

3-dimensional Neuronavigator, Viewing Wand(ISG Technologies, Toronto, Cannda) is the surgery aid equipment for real time image (CT or MRI) guided surgery. The assurance of spatial accuracy of this system is important for clinical application. In this study, we have designed the acrylic brain phantom and measured the spatial error with that phantom. The phantom has designed to have capability to simulate image guided surgery. The phantom has 22 vertical rods whose diameters are 5mm and each rods has different length. CT scans were performed by 2.0mm slice and reconstructed for 3-Dimensional analysis. End point of rods can be obtained using reconstructed 3- Dimensional images and they are compared to actual position data. Average deviation was less than 2mm for various situations. Spatial error of Viewing Wand is acceptable in the clinical points of view, while cosmetics of the software needs to be modified to more user friend. Better accuracy can be expected when we apply the mixed fiducial fit registration and surface fit registration method. And even better results can be obtained if registration points distributed even and symetric around the target.

뇌 수술 항법장치인 Viewing Wand(ISG Technologies, Toronto, Canada) 는 수술하는 현장에서 그 환자의 해부학적 구조물의 위치를 수술용 항법장치(navigator)를 통하여 3차원적으로 컴퓨터 모니터상의 해부학적 구조물의 영상과 1:1 대응 시켜가며 실시간 국 재수술을 할 수 있도록 하는 장비이다. 본 연구는 이 장비의 공간상의 오차를 최소화하기 위하여 최적 영상등록 방법을 모색하였다. 이를 위하여 아크릴을 재료로 두개모양의 팬텀을 제작하였으며 팬텀은 3 차원 영상지원수술하는 과정을 흉내낼 수 있도록 고안하였다. 팬텀의 내부에는 높이가 각각 다른 직경 5mm의 아크릴봉 22 개를 두개 내에 해부학적으로 주요 기관의 위치와 높이를 고려하여 등간격으로 수직으로 세워 배치하였다. 이 팬텀을 2.0mm 간격으로 틈없이 CT scan하여 3차원 영상을 만들고 영상에서 아크릴봉의 끝점을 실제 팬텀에서의 동일위치와 대응시켜 공간상 차이를 측정하고 분석 평가하여 오차가 최소화되는 영상등록 방법을 구였다. 실제 팬텀에서 임의의 좌표점과 이에 해당하는 영상의 좌표점을 대응시킬 때 Fiducial Fit Registration(FFR) 방법과 Surface Fit Registration(SFR) 방법을 혼합하여 사용할 경우 오차가 가장 적은 것으로 확인되었고 등록점들을 병소를 중심으로 폭넓게 대칭형으로 분포 시킬수록 오차가 감소하였다.