Le capteur électromagnétique

Le capteur électromagnétique

Le système (fig. 4.1) comporte un émetteur, qui crée un champ magnétique, et un récepteur contenant des bobines. L’analyse des inductions du champ sur le récepteur permet de calculer la transformation entre un repère lié à l’émetteur et un repère lié au récepteur (cf. section 1.3.1).Grâce à sa petite taille, le récepteur peut facilement être fixé sur la sonde sans en entraver le maniement. Pour optimiser la précision du système, la distance entre l’émetteur et le récepteur doit être inférieure à 70 cm. L’émetteur est donc attaché sur une potence en matière plastique. Afin de maintenir une distance d’une trentaine de centimètres avec le récepteur, l’opérateur peut déplacer la potence et placer l’émetteur au dessus de la zone qu’il explore. La potence permet également de s’éloigner des objets métalliques présents dans la salle d’examen.entre l’image échographique et le récepteur élec-tromagnétique. Or ni la sonde, ni le récepteur ne possèdent de points de repères précis qui auraient permis de déterminer la transformation. Nous allons donc utiliser la même procédure que pour le bras : récupérer les points d’une mire à la géométrie connue,Lorsque le récepteur est fixé directement sur la sonde échographique (fig. 4.3), le calibrage ne donne pas de résultats cohérents. L’influence de la sonde sur les perfor- mances du capteur doit être trop importante pour obtenir des résultats valables.

Estimation de l’influence de l’environnement

Le système de repérage électromagnétique est sensible aux objets métalliques qui se trouvent à proximité. Dans l’idéal, il conviendrait de les éloigner suffisamment pen- dant l’examen. Cependant, certains objets sont indispensables, en particulier la sonde échographique et le lit d’examen. Afin d’estimer, de manière qualitative et quantitative, les éventuelles dégradations de la précision du capteur, nous avons effectué deux tests. Nous avons tout d’abord utilisé une mire pour visualiser les déformations géométriques possibles. Puis la précision des mesures a été évaluée à l’aide d’un gabarit.4–Logiciel d’estimation des paramètres. Ce logiciel utilise la méthode de Levenberg-Marquardt pour minimiser l’erreur quadratique. La position des points est affichée suivant trois projections sur les plans principaux. Avant le calibrage, on re- marque que les différents balayages d’un même fil de la mire ne coincident pas. Ces erreurs sont corrigées après le calibrage.Si le récepteur électromagnétique est posé directement sur la sonde, la procédure de calibrage donne des valeurs incohérentes. Pour avoir une idée des déformations géo- métriques dues aux erreurs du repérage, nous avons fait des reconstructions 3D sur une mire de fils plongée dans un aquarium. Les fils sont parallèles et forment un cylindre de 60 mm de diamètre (fig. 4.5). Les données sont recueillies dans trois situations :

Pour chaque configuration, nous avons fait 4 acquisitions en variant le type de balayage (linéaire ou en éventail) mais également la direction. La mire présente en effet une direction principale, qui est la direction des fils. Nous avons donc fait des reconstructions avec des mouvements dans la direction des fils mais également dans la direction orthogonale. Quelques résultats de reconstructions sont présentés dans la figure 4.5.comprises entre 59 et 60 mm. Par contre, certaines reconstructions de (c) ne respectent pas l’aspect cylindrique et montrent une mire de section nettement ellipsoïdale. La me- sure des axes des ellipses donne des valeurs variant entre 37 mm et 72 mm soit une erreur relative de 39% et 21% respectivement. Ces données avaient toutes été acquises par un balayage dans la direction orthogonale aux fils de la mire. Les erreurs de re-. Il y a donc 12 inconnues à déterminer. Comme pour le bras mécanique, nous allons effectuer plus de 4 mesures afin d’obtenir un résultat statistique en minimisant les écarts quadratiques avec l’algo- rithme de Levenberg-Marquardt [9] :

moyenne est de l’ordre de 0,5 à 0,6 mm. Par contre, en plaçant le récepteur directement sur la sonde, on observe des erreurs de plusieurs centimètres et l’erreur moyenne est autour de 30 mm. C’est une différence notable avec les systèmes électromagnétiques de type DC pour lesquels la sonde ne semble pas perturber le capteur [5, 7] du moins pour certaines sondes [1].Pour étudier l’influence du lit d’examen, on effectue des mesures en plaçant le ga- barit au dessus du lit et en faisant varier la hauteur entre le gabarit et le lit, et par conséquent la distance entre le récepteur et les pièces métalliques. Le graphique fig. 4.7 montre deux séries de mesures : la distance moyenne entre l’émetteur et le récepteur est d’environ 30 cm dans la première série et d’environ 20 cm dans la deuxième série.Alors que les reconstructions de la mire cylindrique ne montraient pas de distorsion géométrique notable, l’influence de la structure métallique du lit se révèle non négli- geable. Dans la première série, l’erreur est de 4,6 mm lorsque le récepteur est à environ 50 mm du lit et il faut s’éloigner de plus de 25 cm pour obtenir une erreur moyenne de l’ordre du millimètre.