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01.06.2015 | Original Article | Ausgabe 6/2015

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 6/2015

Towards real-time, tracker-less 3D ultrasound guidance for spine anaesthesia

Zeitschrift:
International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery > Ausgabe 6/2015
Autoren:
Mikael Brudfors, Alexander Seitel, Abtin Rasoulian, Andras Lasso, Victoria A. Lessoway, Jill Osborn, Atsuto Maki, Robert N. Rohling, Purang Abolmaesumi
Wichtige Hinweise

Ethical standard

All procedures performed in studies involving human participants were in accordance with the ethical standards of the institutional and/or national research committee and with the 1964 Helsinki Declaration and its later amendments or comparable ethical standards. Informed consent was obtained from all individual participants included in the study.

Conflict of interest

None.

Abstract

Purpose

Epidural needle insertions and facet joint injections play an important role in spine anaesthesia. The main challenge of safe needle insertion is the deep location of the target, resulting in a narrow and small insertion channel close to sensitive anatomy. Recent approaches utilizing ultrasound (US) as a low-cost and widely available guiding modality are promising but have yet to become routinely used in clinical practice due to the difficulty in interpreting US images, their limited view of the internal anatomy of the spine, and/or inclusion of cost-intensive tracking hardware which impacts the clinical workflow.

Methods

We propose a novel guidance system for spine anaesthesia. An efficient implementation allows us to continuously align and overlay a statistical model of the lumbar spine on the live 3D US stream without making use of additional tracking hardware. The system is evaluated in vivo on 12 volunteers.

Results

The in vivo study showed that the anatomical features of the epidural space and the facet joints could be continuously located, at a volume rate of 0.5 Hz, within an accuracy of 3 and 7 mm, respectively.

Conclusions

A novel guidance system for spine anaesthesia has been presented which augments a live 3D US stream with detailed anatomical information of the spine. Results from an in vivo study indicate that the proposed system has potential for assisting the physician in quickly finding the target structure and planning a safe insertion trajectory in the spine.

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