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    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。

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    非线性光学显微镜利用受散射影响较小的较长波长激发，而光学相干断层扫描进一步利用相干时间门控来拒绝散射光子，但活组织中可实现的成像深度仍约为1-2毫米。另一方面，已经建议基于自适应光学或波前成形的方法来突破这个深度障碍，尽管在超过1毫米的深度的体内适用性仍然具有挑战性。▲图1.漫射光学定位成像(DOLI)的概念和微滴的表征。(a)DOLI设置的布局。单色激光束通过SWIR相机检测到的背向散射荧光照射隐藏在散射介质后面的荧光目标。(b)用商业明场显微镜捕获的微滴的WF图像。(c)微滴直径分布的直方图。(d)定位和图像形成工作流程。(e)用于测量PSF对散射介质中目标深度的依赖性的实验装置。(f)用SWIR相机捕获的微流控芯片的WF图像。(g)记录的荧光点大小（线轮廓的FWHM）作为目标深度的函数；显示了原始数据和曲线拟合。具有光学对比度的深层组织成像也可以通过结合光和声的混合方法来完成。特别是，与光相比，超声波在软生物组织中几乎没有散射，因此提出了几种声光方法，采用聚焦超声来调制相干光并在混浊样品内产生频移光源。然后，散射波前的检测用于通过时间反转光学相位共轭将光重新聚焦到声学焦点。然而，这些方法受到活组织中毫秒级散斑去相关时间的影响。

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    当追踪目标物粘贴marker之后，PST光学定位系统需要对其进行识别。在主窗口中按“Newtargetmodel”（新目标模型）选项即可选择训练页面（请见下图）。训练是“教”系统识别新追踪目标物的过程，即在PST摄像头前面（追踪范围内）缓慢旋转物体，系统根据marker点的位置关系对其进行识别并建模，然后该模型即可用于追踪交互。训练步骤：1.在目标物上添加四个或多个标记点。将目标物放置在PST工作空间中（无遮挡），清理该空间里所有其它追踪目标物和反光材料，因为在训练过程中如果有多个物体可能会造成目标物识别错误。该过程可以训练多包含多达100个标记点的单个目标物。2.点击“开始”按钮，下图显示为一个示例训练的片段。灰色点表示被自身遮挡的标记点。3.缓慢而平稳地移动并旋转目标物，以便将所有标记点显示给系统。确保在训练过程中始终保持三个或更多标记点可见。如果没有足够的标记点可见，训练过程将中止，并显示错误对话框。在这种情况下，请关闭错误对话框并重新开始训练操作。如果问题仍然存在，请检查目标物各个角度是否都有足够的标记点可见。当显示的追踪目标物标记点数量和物体上的实际标记点数量一致时，请按“停止”按钮。

    近些年来，机器人行业发展迅速，机器人被广泛应用于各个领域尤其是工业领域，不难看出其巨大潜力。与此同时，我们也必须认识到机器人行业的蓬勃发展，离不开先进的科研进步和技术支撑。以下，我们将盘点机器人前沿技术，供大家参考。1.软体机器人——柔性机器人技术柔性机器人关阀门柔性机器人技术是指采用柔韧性材料进行机器人的研发、设计和制造。柔性材料具有能在大范围内任意改变自身形状的特点，在管道故障检查、医疗诊断、侦查探测领域具有广泛应用前景。2.机器人可变形——液态金属控制技术英国科学家通过编程控制液态金属液态金属控制技术指通过控制电磁场外部环境，对液态金属材料进行外观特征、运动状态准确控制的一种技术，可用于智能制造、灾后救援等领域。液态金属是一种不定型、可流动液体的金属，目前的技术重点主要集中在液态金属的铸造成型上，液态机器人还只是一个美好的愿景。3.生物信号可以控制机器人——生肌电控制技术意大利技术研究院研发的儿童机器人iCub生肌电控制技术利用人类上肢表面肌电信号来控制机器臂，在远程控制、医疗康复等领域有着较为广阔的应用。

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   变速器可以通过顺序而不是同时控制每个运动来减少系统中电动机的数量，同时保持系统的功能。进行了一系列初步实验以及目标精度测试，以评估系统的准确性。尽管分别具有MRI指导和机器人辅助的优势，但在该领域，两种方法的结合仍然具有挑战性。机器人的工作环境是具有高磁场的密闭空间。可以访问的有限空间要求系统紧凑，同时又要保持较大的工作空间。为安全起见，尽管高密度磁场中允许使用非铁磁材料（例如聚合物复合材料），但是这些类型的材料的机械性能会损害系统的性能。另外，由于机器人系统本身是机电一体化系统，会在成像过程中引入噪声，因此减少机器人操作过程中的干扰也是开发MRI指导机器人系统的重要因素。鉴于上述所有挑战，设计、制造和评估了许多MRI引导的手术机器人，以帮助我们更好地了解系统的设计过程以及成像系统和机器人之间的相互作用。实验实验的目的是评估采用变速箱后机器人的性能。A.初步实验这些测试的目的是调查基本任务（例如移动滑块）的总体性能。这也可以作为以后目标实验的参考基准。甘肃光学定位仪器公司，位姿科技（上海）有限公司；辽宁光学定位制作公司

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    PST光学定位使用实际物体进行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。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2.主动标记点将电子元件添加到追踪目标物时，可以将IRLED用作主动标记点。 贵州的光学定位制作公司

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