Kalibrierung und Messunsicherheitsbetrachtung eines medizinischen Bohrers mit integrierter Temperatursensorik zur Minimierung des Patientenrisikos bei minimalinvasiven Bohrungen an der lateralen Schädelbasis

Abstract

Die Hauptgefahr bei minimalinvasiven Bohrungen für die Gesundheit des Patienten ist eine thermische Verletzung von Nerven- oder Knochengewebe durch einen erhöhten Wärmeeintrag. Für die prozessparallele Ermittlung der Bohrgrundtemperatur wurde ein Bohrer mit integrierter Temperatursensorik entwickelt. Diese gemessene Temperatur steht jedoch in einem unbekannten Zusammenhang mit der realen Bohrgrundtemperatur, da Unsicherheiten die Messung beeinflussen. Um die Temperatur als verlässliche Entscheidungsgrundlage während der minimalinvasiven Bohrung verwenden zu können, müssen systematische Abweichungen der gemessenen Temperatur von der realen Temperatur bekannt sein. Zufällige Abweichungen und solche systematischen Abweichungen, die nicht korrigiert werden können, müssen in einer Messunsicherheitsbetrachtung zusammengefasst werden. Zur Bestimmung der Kalibrierkurve wird ein Messaufbau entworfen, um systematische Fehler der Temperaturmessung mit dem Bohrer kompensieren zu können. Die Ergebnisse der Unsicherheitsbetrachtung zeigen, dass die Unsicherheit mit steigender Temperatur steigt. Die Unsicherheit wird konservativ mit u T = 1 K abgeschätzt. Zur Beurteilung einer thermischen Schädigung des Gewebes wird der CEM43 herangezogen, dessen Güte jedoch in erheblichem Maß von der zugrundeliegenden Datenqualität abhängt. In einer Analyse des Einflusses der Messunsicherheit auf den CEM43 mit der Unsicherheitsfortpflanzung und Monte-Carlo-Methoden wird festgestellt, dass bereits geringe Unsicherheiten in der Temperaturmessung zu erheblichen Abweichungen des CEM43 führen. Der intraoperative Einsatz des CEM43 als Kennwert für eine thermische Gewebeschädigung ist deshalb nicht möglich.