使用技术改进针手术
经皮手术是在皮肤下进行的，在医学上很常见。在这种手术中使用针头需要相当的临床敏锐度，而且可能需要多次尝试，导致患者不适，延长手术时间。
Image-guided systems making use of computed tomography (CT) or magnetic resonance (MR) imaging can help doctors by providing tracking of the location of the needle, allowing them to ‘see’ beneath the skin more accurately (with what Fichtinger and co-authors call ‘X-ray vision’). However, new images must be taken for every insertion of the needle, so if it is not done perfectly the first time, this can greatly extend the length of a procedure. The aim is to be able to insert a needle in one go, thereby eliminating potential complications from multiple reinsertions. This would minimise the amount of human inaccuracy involved, and reduce the time and effort required to take new CT/MR images to guide insertion.
覆盖图像
覆盖图像可以帮助引导针的位置。覆盖图像包括获取图像切片，调整图像的放大倍数和对齐，然后将其显示在医生可以看到的地方。这使得现场可视化成为可能。覆盖图像可用于多种治疗，如肩部、臀部和脊柱的活组织检查或肌肉骨骼干预，以及肾结石移除(肾镜取石术)。
静态图像叠加系统(SIOS)的开发是为了改进基于人工或CT/ mr的针放置方法。这些系统使用镜子和监视器配置在一个“视框”中，这样临床医生就可以看到一个虚拟的图像，它似乎漂浮在病人体内的正确位置上。
SIOS的问题
作为先前的SIOS配置需要保持视图箱的重量，平衡机械臂，其固定到地板或CT / MR扫描仪。这限制了可能的运动范围，并妨碍了从业者。此外，该设备占用了大量的房间，占据了治疗室的宝贵空间，并限制了精确的运动。它很容易被击倒，需要仔细校准，这可以限制其有用性和易用性。
MIOS来救援
移动图像覆盖系统(MIOS)可以与平板电脑一起使用，因此大大降低了系统重量，尺寸更小，并提高了跟踪精度。MIOS的重量是SIOS的1 / 8，这意味着不需要重的平衡臂，它的跟踪精度是SIOS的5倍。还有一个桌上安装的版本，专业人士认为更容易使用。
这个怎么运作
MIOS之前的版本不太容易校准，精度也较低，但Fichtinger博士和Fritz博士随后改进了显示角度，开发了一个自校准模型，并验证了工具，表明精度误差是最小的。
设置
视框是MIOS的一个组成部分。这是一个手持设备，将平板电脑连接到镜子和用于引导图像和校准系统的光学标记。视框侧面的光学标记将针精确地定位在虚拟图像中，而患者身上的标记则跟踪其在现实世界中的位置。这些标记可以在三维空间中精确地跟踪针的位置。该系统使用开源软件从这些标记位置创建“切片”，并在平板电脑上可视化。
优化和验证
图像覆盖系统已经在整个开发过程中进行了测试。费希廷格博士和弗里茨博士已经用幽灵(无生命的对象，如甜瓜或人体的全尺寸复制品)、尸体和真实的人体研究测试了各种版本的技术。它们还进行了可用性测试，在测试中，从业人员利用了技术，并评估了技术在其工作中的应用。从后一项研究中，他们得出结论，医生们发现这种技术是有用的，尽管安装在桌上的版本比手持平板设备更容易使用。
图像引导系统可以帮助医生追踪针的位置，让他们更准确地“看到”皮肤下
研究小组发现，镜子和监视器之间的最佳角度是90°，而不是之前使用的60°。他们还改进了使用的激光类型及其与虚拟图像叠加的对齐。
此外，他们还开发了一种校准方法。两步校准在远离患者的地方进行，并且只需要一次。第一步是系统校准，需要三个光学标记。系统在空间中移动，用这些跟踪器记录被登记的变化或转换。然后可以比较这些转换，并据此对系统进行校准。
第二步是通过在患者体上的已知点重叠具有扫描图像中的相同点来将系统校准到每个单独的患者。该软件还使用附加到患者和视图的跟踪器自校准，该追踪器报告患者与可视化虚拟图像平面相关的位置。
总的来说，该团队已经验证了MIOS，并表明它足够准确，可以成为临床有用的工具。
配合CT和MR使用
更多的实验表明，使用CT或MR的覆盖图像可以通过减少所需的成像的步数和轮次的数量来提供精确的针放置，并提供可视导向，该视觉指南可提高第一次尝试实现精确针放置的机会。
使用的培训
此外，还开发了一个名为“Perk Station”的验证系统，用于培训和评估。研究表明，接受过使用Perk Station软件培训的医科学生比徒手插入针头的人更准确。
该团队已经将代码和蓝图免费提供，并且是开源的，这样其他人就可以轻松地复制和调整软件和硬件。这对训练医学学生和专业人员特别有用，他们需要完善他们的技术，以应付这些难以置信的困难和高度熟练的程序。