陕西光学测量医用仪器

如何选择用于手术导航的光学追踪与电磁追踪仪器？如何选择用于手术导航的光学追踪与电磁追踪仪器？来源：舜若科技[SunyaTech]光学追踪仪器和电磁追踪仪器是手术导航中常用到的两类三维定位导航设备，是手术导航和手术机器人系统中不可或缺的关键部分，在手术导航系统中起到了眼睛的作用。事实上，光学追踪仪器和电磁追踪仪器各有其优缺点和适用场景，不能一概而论。所以，具体选择哪种类型的仪器以及如何选型，是科研人员经常面对的问题，终需要根据自身应用场景作为依据加以选择。下文是发布在美国医学物理学会出版的《医学物理学》上的一篇论文，文章基于严谨的实验数据和科学计算，很好的回答了上述问题，供从业者参考。由于篇幅较长，这里翻译文章摘要，并附全文链接如下，还望大家包涵。论文题目《影像引导式腹腔镜手术中的电磁追踪：与光学追踪的比较以及组合式腹腔镜和腹腔镜超声系统的可行性研究》目的在图像引导腹腔镜检查中，通常采用光学追踪，但是在文献中已经提出了电磁（EM）系统。在本文中，我们对用于图像引导腹腔镜手术的EM和光学追踪系统进行了比较，并提出了结合EM追踪腹腔镜和腹腔镜超声（LUS）图像引导系统的可行性研究。湖南光学测量系统，可以咨询位姿科技（上海）有限公司；陕西光学测量医用仪器

有两种类型的光学追踪标记点可与PST光学追踪系统一起使用：被动和主动标记。被动式光学追踪标记点由反光材料组成，它将射入的红外光反射回至光源。这种标记点有不同的尺寸，如扁平的圆形贴纸或球形。球形标记具有以下优点：它们可以反射来自追踪系统的各个角度的光，而平面标记点能反射与追踪系统成0到60度之间的角度的光。主动式光学追踪标记点为红外光二极管（LED）。这种标记点需要电线或电池来操作,并可直接发射红外光。因为它们不依赖于对接受到的红外光进行反射，例如反光射标记点，所以它们可以在距离追踪器更远的地方使用，从而可测量容积更大。对于大多数应用来说,都可使用被动标记点。它们能提供灵活的设置，并允许用户快速将普通物体转换为追踪设。天津光学测量联系方式河北光学测量系统，可以咨询位姿科技（上海）有限公司；

而精确度是指同一项目的测量彼此之间的接近程度。这样，精度和准确性都是单独的。换句话说，可能非常准确，但不是非常精确，反之亦然。达到较佳测量的准确度和精度都很高。飞镖盘是演示精度和准确性之间差异的经典方法。盘中心是准心。飞镖降落到离中心距离越近，其精度就越高。（左）如果飞镖紧密地散布在中心附近，则既精确又精确。（中）如果所有的飞镖都靠得很近，但是离中心很远，即是精度，而不是准确度。（右）如果飞镖既不靠近中心也不彼此靠近，则既没有精度也没有准确度。根据标准ISO5725-1，光学追踪精度定义为真实性和精度的组合。真实度是测量值与真实位置之间的差；它通常由重复测量的平均值表示，通常指系统误差。精度是可重复性的度量；它通常由重复测量的标准偏差表示，指的是随机误差和噪声。表述上通常将高度依赖于空间中测量位置的光学追踪系统的精度和准确度误差定义为基准定位误差（FLE）。光学追踪系统的准确性术语“准确性”通常用于描述光学追踪技术。但其应用和定义可能不一致。首先必须在应用精度和固有光学追踪系统精度之间进行区分。应用程序准确性包括许多错误源：光学追踪系统的固有精度（例如，相对于设备的工作空间中的测量位置）。

有时候直线的光路由于太长或者其它特殊的原因，需要直角转折（特殊角度的转折后面会单独介绍）。以直角光学转折为例，图17a是目前市场上的笼式结构直角转折角转折，笼杆采用了螺纹的方式和转接件连接，精度不高；当需要转折后再转折的时候，长度是固定尺寸，而且还需要特殊的辅助件才能实现，很非常不方便。图17b是多轴笼式结构的直角转折，不难看出与目前笼式结构的直角转折的区别，笼孔是通孔，定位精度非常高，两个直角转折件之间的距离可以任意调整，一般还是建议在平台螺纹孔的位置，因为是25的倍数，便于固定。如图17b平板上的两个螺钉，这个件看似简单，却起到了非常重要的作用，是一体化的重要基础件，会通过实例介绍它的应用价值。图17（a）笼式结构的转折，（b）多轴笼式结构的转折4、不同尺寸的笼式结构联合使用一般情况下，搭建的光学系统，为了满足设计需求，会混合使用各种尺寸的光学元件。为了满足各种尺寸光学元件的安装使用，索雷博推出了16mm、30mm和60mm的笼式结构，如图18所示。图18不同尺寸的笼式结构联用结构而多轴笼式结构，可以将不同尺寸的光学元件集成混用。光学测量仪器介绍，可以咨询位姿科技（上海）有限公司；

主动标记点通常用于探测解剖目标点，而Navex可以用作患者坐标的参考，以检测其解剖结构的运动。从技术上讲，红外基准在摄像机图像中显示为白色斑点（请参见下图）。因此，可以使用标准的计算机视觉技术轻松对其进行检测和分割。根据对极几何和标记点设计约束条件，确定一个点与其在另一台照相机的图像中对应的点的匹配。此外，在匹配的点上执行三角剖分，以找到它们各自的3D位置。如果对象由至少三个不对齐的固定基准点（标记点）组成，则可以计算其位姿（对象的位置和姿态）。FusionTrack250演示程序的界面。显示由三个基准组成的标记点。左图和右图显示了相机看到的各个点。在典型的设置中，将参考标记物放置在患者身上，将另一个标记物放置在手术工具上。在将身体患者的解剖结构相对于某些术前数据集（例如CT、MRI）进行对应后，手术工具能够以模拟方式放置于预定路径内，就像GPS坐标与数字地图相结合可以为司机提供导航。由于此过程隐含着许多错误源，因此了解其根本原因和影响至关重要。以下各章将尝试将其分解。准确性、精度和真实性精度和准确性常常是混合的，但是是考虑误差的两种不同方法。准确度是指测量与基础事实的接近程度。宁夏光学测量系统，可以咨询位姿科技（上海）有限公司；陕西光学测量医用仪器

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PST光学定位(光学追踪)使用实际物体进行3D交互和3D测量（即追踪目标物），无需连线。追踪目标是可以被PST光学定位仪(光学追踪/光学追踪)识别并确定3D位置和方向的物理对象。正如使用鼠标对指针进行2D定位一样，目标物可用于对物体进行6自由度3D定位。以毫米精度对目标物的3D位置和方向（姿态）进行光学定位，从而确保无线操作。光学追踪目标物示例该系统基于红外（IR）照明，可以减少来自环境的可见光源的干扰。通过使用用反光标记点，可以将任何物体变为追踪目标。也可以将IRLED用作标记点，通常称为“活动标记点”。PST使用这些标记点来识别目标并重建其姿态。基本上，任何物理对象都可以用作追踪目标，例如笔、立方体甚至玩具车。也可以使用其他光学定位系统经常使用的类似天线的目标物。1.被动反光标记点反光标记点用于将对象转换为追踪目标。PST使用这些标记点来识别对象位置并确定其姿势。为了使PST能够确定目标的位姿，必须使用至少四个标记点。标记点的大小确定比较好追踪距离：对于，建议使用小直径为7毫米的圆形或球型标记点。对于设定追踪目标，PST可以使用平面反光标记点和球形标记点。反光标记点。支持平面和球形标记点。陕西光学测量医用仪器

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