山西手术光学追踪系统仪器

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    光学跟踪仪器和电磁跟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，光学跟踪仪器和电磁跟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跟踪：与光学跟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，通常采用光学跟踪，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和光学跟踪系统进行了比较，并提出了结合EM跟踪腹腔镜和腹腔镜超声（LUS）图像引导系统的可行性研究。方法我们首先使用标准评估板评估带有两个光学（Atracsys&NDI）和两个EM的腹腔镜的跟踪准确性，该光学跟踪安装在轴上的回射标记，而EM将传感器嵌入近端。 湖北导航光学追踪系统报价在目标物上添加四个或多个标记点。

    3D定位或3D位置跟踪可以定义为测量一个或多个在定义空间中相对于已知位置移动的对象或对象的3D位置和方向。测量物体的3D位置和方向时，会测量六个自由度(6DOF)：3个位置坐标和3个角坐标。或者，可以测量对象的位置，这称为3自由度定位。光学跟踪是一种3D定位技术，基于使用两个或多个光学跟踪摄像头监控定义的测量空间。每个相机在镜头前都配备了一个红外(IR)通滤光片，镜头周围有一圈IRLED，用于周期性地用IR光照亮测量空间。这种光对人眼是不可见的，其强度对于人类工作来说是安全的。需要跟踪的物体配备了反射标记，可将传入的红外光反射回摄像机。红外反射由相机检测，然后由光学跟踪系统进行内部处理。该系统以高精度计算图像坐标中的二维标记位置。使用多个摄像头，可以得出每个标记的3D位置。可以通过在测量空间中使用单个标记来测量3D位置。为了能够同时测量对象的方向或跟踪多个对象，在每个对象上放置了多个标记。只需将标记随机粘贴到对象上即可轻松创建此类配置，确保从每个角度都可以看到多个标记。通过使用每个对象的这种配置模型，光学跟踪系统能够区分对象并确定每个对象的3D位置和方向。光学跟踪及其优势光学跟踪已被证明是基于其他技术。

    然后，我们使用触控笔测试的位置测量精度和距离测量精度。，我们评估了由EM跟踪的腹腔镜和EM跟踪的LUS探头组成的图像引导系统的准确性。结果在使用标准评估板的实验中，两个光学（Atracsys&NDI）在位置和方向测量中的抖动比EM小。此外，光学在测试体积内显示出更好的方向测量一致性。但是，它们的相对位置测量精度会随着距离的增加而显着降低，而EM的性能却是稳定的。在50mm的距离处，两个光学（Atracsys&NDI）的RMS误差分别为，而EM的RMS误差为。在250mm距离处，两个光学（Atracsys&NDI）的RMS误差分别变为，而EM的RMS误差为。在使用触控笔的实验中，两个光学（Atracsys&NDI）在定位触控笔笔尖时的RMS误差为，EM为。我们的电磁跟踪腹腔镜和LUS系统组合的原型使用代表性的校准方法，显示腹腔镜的RMS点定位误差为，LUS探头的RMS点定位误差为，前者的较大误差主要是由于三角测量误差造成的使用窄基线立体腹腔镜时。 终需要根据自身应用场景作为依据加以选择。

    光学定位系统集成所面临的挑战本文介绍了立体光学定位追踪系统的基本概念，以及通常如何定义精度和精确度。还提出了应用程序精度、系统本身精度以及精度真实性等概念，同时涵盖了对其他错误源的理解。立体光学定位系统基于立体的光学定位系统用于需要通过视觉目标（也称为基准点）测量实时位置和方向的应用中。标记定义为包含三个或三个以上基准的对象。使用光学追踪作为测量手段的例子很少，例如整形外科植入物的放置，图像引导手术中手术器械的，机器人手术或放射学中患者运动的补偿，运动捕捉或工业零件检查等应用。具体而言，基于立体的光学定位系统由两个摄像头组成，两个摄像头彼此位移以与人类双目视觉相同的方式在场景中获得两个不同的视图。通过比较这两个图像，可以通过三角测量装置检索相对深度信息。立体光学定位系统经过优化，可以检测由红外反射材料或红外发光二极管（IR-LED）组成的基准。在可见光谱范围内工作可以减少对用户眼睛的干扰，并且由于外科手术的光电传感头不发射红外光，因此产生的图像受到其他光源的影响也较小。AtracsysfusionTrack250立体光学定位系统，包括（底部）由四个IR-LED组成的主动标记点和。 红外激光通过组织扩散，被红细胞中的携氧血红蛋白分子吸收；湖北导航光学追踪系统报价

但是，它们的相对位置测量精度会随着距离的增加而显着降低，而EM的性能却是稳定的。山西手术光学追踪系统仪器

    “读心术”真的能够实现吗？近日，由DARPA和斯坦福的研究团队正在研究如何“读小鼠的心”。当然，其实没有“读心术”那么玄乎，确切地说，是通过神经网络读取小鼠大脑中的电信号活动，来预测小鼠的活动和位置。读取小鼠的“想法”，预测小鼠的位置大脑由相互连接的神经元组成：神经元可以响应输入处于状态，反过来其他神经元。这些系统的“简化版”就是个人工神经网络的灵感来源。斯坦福Schnitzer实验室的同事们制作了一个数据集，用于监控实验室的小鼠在“竞技场”中移动时的神经活动。所谓“竞技场”其实是一个带有地标贴纸的小盒子。研究人员通过将一个微型显微镜连接到小鼠的头部，并记录荧光染料的轨迹，这种染料会在单个神经元在放电时发出绿光，从而实现记录神经活动的目的。这项技术可以同时跟踪数百个、甚至数千个神经元的活动。我们主要关注小鼠大脑中海马体CA1区域的神经元，这是大脑中涉及学习、记忆和导航的部分。该区域中的一些神经元被称为“放置细胞”，因为它们响应于鼠标的位置而发射。例如，当鼠标位于机箱的左上角时，给定的单元格可能只会触发。鼠标的大脑通过解释这些细胞活动或不活动的组合信号来编码位置概念。 山西手术光学追踪系统仪器

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