Vergleichende Genauigkeitsmessung zwischen einem mechanischen (Viewing-Wand) und einem lasergeleiteten mikroskopischen Positionierungssystem (MKM) mit Hilfe eines geometrischen Meßobjekts

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit werden die Präzision eines mechanischen (Viewing-Wand) und eines lasergeleiteten [Mehrkoordinatenmanipulator (MKM)] Positionierungssystems anhand geometrischer Modelle bestimmt und verglichen. Neben der den Positionierungssystemen innewohnenden Meßabweichung wird der Referenzierungsvorgang als Fehlerquelle gesondert dargestellt. Die systemimmanente Genauigkeit des mechanischen Arms liegt zwischen 1,8 mm in meßarmnahen Bereichen und ist zuverlässig reproduzierbar bei 0,48 mm im Haupteinsatzbereich. Das lasergeleitete MKM-System arbeitete in allen Meßbereichen mit einer reproduzierbaren technischen Genauigkeit von 0,27 mm. Eine Zunahme der Ungenauigkeit erfolgt bei zusätzlicher Verwendung digitaler Daten. Die Genauigkeit der „Viewing-Wand” liegt dann bei vorangehender manueller Referenzierung bei 0,83 mm, die des MKM-Systems bei 0,49 mm, d.h. es erfolgt eine Steigerung der Meßabweichung um den Faktor 1,7. Wichtig ist für den Operateur die Kenntnis der maximal möglichen technischen Genauigkeit der Navigationssysteme. Bei der klinischen Anwendung muß der Operateur durch die Verwendung geeigneten Equipments und optimaler Eichverfahren versuchen, sich diesen Werten zu nähern.

Summary

The precision of a new laser-guided navigation system (the ”MKM”) was compared with the ”Viewing Wand” mechanical navigation system. We describe the inherent deviations in each positioning system as well as errors caused by data acquisition and referencing between the CT data set used for navigation and the original object. Two thousand individual measurements were performed on geometric test models scanned by CT. The technical accuracy of the mechanical navigation system varied between 0.48 mm in the most favorable area of the working field and 1.8 mm in the more inaccurate areas. For the laser-guided system a precision of 0.27 mm was found for all areas of the working field. After referencing between the CT data set and the original object, the error of measurement increased in both navigation systems: i.e., 0.83 mm for the Viewing Wand and 0.49 mm for the MKM system.