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Genauigkeit und Präzision in der Bewertung von chirurgischen Navigations- und Assistenzsystemen

Eine Begriffsbestimmung

Accuracy and precision in the evaluation of computer assisted surgical systems

A definition

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Zusammenfassung

Die Genauigkeit von Navigationssystemen stellt das herausragende Kriterium für die Evaluation von Navigationssystemen dar. Die Angaben zur Genauigkeit variieren erheblich, und es besteht eine Diskrepanz zwischen Literaturangaben und der intraoperativen Genauigkeit. Es existiert kein einheitliches Verständnis für die Begriffe Genauigkeit und Präzision von Navigationssystemen, fälschlicherweise werden diese auch gleichbedeutend verwendet. Darüber hinaus ist die klinische Genauigkeit nicht mit der technischen Bestimmung gleichzusetzen. Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, den Begriff Genauigkeit und verwandte Begriffe grundlegend zu definieren, den Begriff der Präzision abzugrenzen, den Begriff chirurgische Genauigkeit abzuleiten, einen Vorschlag für die Anwendung des Begriffs der chirurgischen Genauigkeit eines Navigationssystems zu unterbreiten, die vorhandenen Literaturangaben entsprechend einzuordnen. Dafür kamen die Normen nach der International Standardisation Organisation-ISO und dem Deutschen Institut für Normung e.V.-DIN zur Anwendung.

Für die Definition der chirurgischen Genauigkeit eines Navigationssystems sind die Begriffe Bezugswert, Erwartungswert, die Genauigkeit und die Präzision von Bedeutung. Die chirurgische Genauigkeit sollte auf den ersten Blick die maximalen Werte der Abweichung zwischen den Messwerten und dem Bezugswert (wahrem Wert) Amax angeben und zusätzlich die jeweilige Abweichung der Präzision P vermerken. Als Grundlage der Messungen dient ein standardisiertes technisches Modell. Die Bestimmung der Bezugswerte erfolgt im CT. Um eine statistische Sicherheit und realitätsrelevante Ergebnisse für die Kopfchirurgie zu erhalten, eignen sich 50 Messungen der Genauigkeit jeweils 50, 75, 100 und 150 mm entfernt vom Zentrum der Registriergeometrie.

Die Kenntlichmachung der Leistungsspezifika: maximale Abweichung Bezugswert-Erwartungswert Amax, Präzionsabweichung P sollte zukünftig in Form eines Gütesiegels mit Informationen zu den Messverfahren, die zu diesen Angaben geführt haben, erfolgen.

Abstract

Accuracy represents the outstanding criterion for navigation systems. Surgeons have noticed a great discrepancy between the values from the literature and system specifications on one hand, and intraoperative accuracy on the other. A unitary understanding for the term accuracy does not exist in clinical practice. Furthermore, an incorrect equality for the terms precision and accuracy can be found in the literature. On top of this, clinical accuracy differs from mechanical (technical) accuracy. From a clinical point of view, we had to deal with remarkably many different terms all describing accuracy.

This study has the goals of:

  1. 1.

    Defining “accuracy” and related terms,

  2. 2.

    Differentiating between “precision” and “accuracy”,

  3. 3.

    Deriving the term “surgical accuracy”,

  4. 4.

    Recommending use of the the term “surgical accuracy” for a navigation system.

To a great extent, definitions were applied from the International Standardisation Organisation-ISO and the norm from the Deutsches Institut für Normung e.V.-DIN (the German Institute for Standardization).

For defining surgical accuracy, the terms reference value, expectation, accuracy and precision are of major interest. Surgical accuracy should indicate the maximum values for the deviation between test results and the reference value (true value) Amax, and additionally indicate precision Psurg. As a basis for measurements, a standardized technical model was used. Coordinates of the model were acquired by CT. To determine statistically and reality relevant results for head surgery, 50 measurements with an accuracy of 50, 75, 100 and 150 mm from the centre of the registration geometry are adequate. In the future, we recommend labeling the system’s overall performance with the following specifications: maximum accuracy deviation Amax, precision P and information on the measurement method. This could be displayed on a seal of quality.

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Danksagung

Diese Arbeit entstand mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF im Rahmen des Projektes Unternehmen Region.

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Der korrespondierende Autor versichert, dass keine Verbindungen mit einer Firma, deren Produkt in dem Artikel genannt ist, oder einer Firma, die ein Konkurrenzprodukt vertreibt, bestehen.

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Strauß, G., Hofer, M., Korb, W. et al. Genauigkeit und Präzision in der Bewertung von chirurgischen Navigations- und Assistenzsystemen. HNO 54, 78–84 (2006). https://doi.org/10.1007/s00106-005-1321-3

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