陜西光學(xué)測量醫(yī)用儀器

如何選擇用于手術(shù)導(dǎo)航的光學(xué)追蹤與電磁追蹤儀器？如何選擇用于手術(shù)導(dǎo)航的光學(xué)追蹤與電磁追蹤儀器？來源：舜若科技[SunyaTech]光學(xué)追蹤儀器和電磁追蹤儀器是手術(shù)導(dǎo)航中常用到的兩類三維定位導(dǎo)航設(shè)備，是手術(shù)導(dǎo)航和手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵部分，在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中起到了眼睛的作用。事實(shí)上，光學(xué)追蹤儀器和電磁追蹤儀器各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用場景，不能一概而論。所以，具體選擇哪種類型的儀器以及如何選型，是科研人員經(jīng)常面對(duì)的問題，終需要根據(jù)自身應(yīng)用場景作為依據(jù)加以選擇。下文是發(fā)布在美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)會(huì)出版的《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》上的一篇論文，文章基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)計(jì)算，很好的回答了上述問題，供從業(yè)者參考。由于篇幅較長，這里翻譯文章摘要，并附全文鏈接如下，還望大家包涵。論文題目《影像引導(dǎo)式腹腔鏡手術(shù)中的電磁追蹤：與光學(xué)追蹤的比較以及組合式腹腔鏡和腹腔鏡超聲系統(tǒng)的可行性研究》目的在圖像引導(dǎo)腹腔鏡檢查中，通常采用光學(xué)追蹤，但是在文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了電磁（EM）系統(tǒng)。在本文中，我們對(duì)用于圖像引導(dǎo)腹腔鏡手術(shù)的EM和光學(xué)追蹤系統(tǒng)進(jìn)行了比較，并提出了結(jié)合EM追蹤腹腔鏡和腹腔鏡超聲（LUS）圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的可行性研究。山西光學(xué)測量系統(tǒng)，可以咨詢位姿科技（上海）有限公司；陜西光學(xué)測量醫(yī)用儀器

阻礙了體內(nèi)應(yīng)用的潛力。另一個(gè)稱為熒光和超聲調(diào)制光相關(guān)性的概念是基于超聲標(biāo)記光與不透明樣本內(nèi)同一體素內(nèi)定位的熒光波動(dòng)之間的高度相關(guān)性提出的。此外，通過吸收光脈沖產(chǎn)生超聲波的光聲(optoacoustic,OA)成像已成為生物醫(yī)學(xué)研究中的成熟工具。采用聚焦激發(fā)光束的光學(xué)分辨率OA顯微鏡方法的穿透力和空間分辨率同樣受到光擴(kuò)散障礙的限制。當(dāng)在所謂的聲分辨率范圍內(nèi)使用近紅外波長的OA成像和未聚焦的光激發(fā)時(shí)，可以在厘米級(jí)深度進(jìn)行OA成像。在后一種情況下，空間分辨率按成像深度的大約1/200的系數(shù)進(jìn)行縮放。近通過基于定位的技術(shù)（例如超聲定位顯微鏡和定位光聲斷層掃描）能夠突破聲學(xué)衍射障礙。請(qǐng)注意，OA方法通常與基于熒光的技術(shù)不同，因?yàn)閳D像對(duì)比度主要與血紅蛋白吸收有關(guān)，這可能會(huì)在存在血液強(qiáng)烈背景吸收的情況下影響外在標(biāo)記的靈敏檢測。在該研究中，研究人員引入了漫反射光學(xué)定位成像(diffuseopticallocalizationimaging,DOLI)來克服光子散射帶來的障礙。該方法利用定位成像原理，在NIR-II光譜窗口中使用SWIR相機(jī)獲取的一系列落射熒光圖像中準(zhǔn)確包裹硫化鉛(PbS)基量子點(diǎn)的流動(dòng)微滴，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率熒光成像在光的漫射狀態(tài)中。江蘇光學(xué)測量醫(yī)學(xué)儀器光學(xué)測量系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以咨詢位姿科技（上海）有限公司；

 虛擬現(xiàn)實(shí)中用到的五種定位追蹤技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)在仿真環(huán)境中當(dāng)使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)可以迅速進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特征傳回，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的臨場感、真實(shí)感。要實(shí)現(xiàn)該類應(yīng)用，首先要讓計(jì)算機(jī)感知使用者在虛擬空間中所處的位置，包括距離和角度等，所以說位置追蹤技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的重要組成部分之一。目前常用的定位主要有超聲式、光學(xué)式、電磁式和機(jī)械式四種技術(shù)專業(yè)方向，當(dāng)然還有慣性和圖像提取的技術(shù)方式，同時(shí)，不依賴于傳感器而直接識(shí)別人體人體特征的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)也將很快進(jìn)入實(shí)用，從技術(shù)角度來看，運(yùn)動(dòng)捕捉就是要測量、、記錄物體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡。1、超聲式位置追蹤系統(tǒng)(Hexamite超聲波定位系統(tǒng))是利用不同的超聲波到達(dá)某一特定位置的相位差或是時(shí)間差來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的定位和的，但其會(huì)因超聲波的反射、輻射或空氣的流動(dòng)造成誤差，另外，它的更新頻率較低，而且要求超聲發(fā)射器和超聲接收傳感器之間沒有阻擋。這些因素限制了超聲定位的精度、速度和其應(yīng)用范圍。2、光學(xué)式位置追蹤系統(tǒng)(PST光學(xué)位置追蹤系統(tǒng))是通過對(duì)目標(biāo)物體上特定光點(diǎn)的和監(jiān)視來完成運(yùn)動(dòng)定位和捕捉任務(wù)的。對(duì)于空間中的某一點(diǎn)，只要它能同時(shí)為兩攝像頭所見。

  并對(duì)實(shí)際測量過程中的浮標(biāo)定位誤差、光學(xué)測量誤差、光學(xué)模糊效應(yīng)和測量時(shí)戳誤差進(jìn)行了建模和仿真分析,給出存在這些誤差條件下光學(xué)浮標(biāo)陣對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)的定位精度指標(biāo)。1聯(lián)合定位數(shù)學(xué)模型按照系統(tǒng)可觀測性理論,單個(gè)光學(xué)浮標(biāo)依靠對(duì)目標(biāo)方位信息的持續(xù)觀測獲得目標(biāo)航向Cm和距離速度比(D0/Vm)信息,無法獲得目標(biāo)的全要素信息(即目標(biāo)初距D0、目標(biāo)速度Vm以及Cm)。為達(dá)到對(duì)目標(biāo)的全要素定位,至少需要2個(gè)光學(xué)浮標(biāo)聯(lián)合工作,利用雙浮標(biāo)分別測量目標(biāo)方位與浮標(biāo)之間的孔徑尺度特征,通過三角定位原理獲得目標(biāo)的概略位置。但在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)到雙浮標(biāo)連線附近時(shí),由于測量方位一致,定位算法無法收斂,且在目標(biāo)發(fā)現(xiàn)自身被攻擊時(shí)進(jìn)行機(jī)動(dòng)后,雙浮標(biāo)一般無法達(dá)到提供攻擊目標(biāo)指示的需求,因此需多個(gè)浮標(biāo)綜合使用以實(shí)現(xiàn)該戰(zhàn)術(shù)目的。以3光學(xué)浮標(biāo)為例說明多光學(xué)浮標(biāo)聯(lián)合定位的滑窗非線性小二乘法數(shù)學(xué)原理,該原理可以擴(kuò)展為多浮標(biāo)應(yīng)用,卻不局限于3浮標(biāo),如圖1所示。圖1多光學(xué)浮標(biāo)聯(lián)合定位示意圖2誤差模型方位測量誤差方位測量誤差包括兩部分,一部分由傳感器測量的隨機(jī)性引起,另一部分由光學(xué)設(shè)備提取目標(biāo)方位的模糊性引起。光學(xué)浮標(biāo)浮動(dòng)在海面上,內(nèi)部包含增穩(wěn)裝置。云南光學(xué)測量系統(tǒng)，可以咨詢位姿科技（上海）有限公司；

機(jī)械人**們可以把精力放在機(jī)器人該做什么？手和工具應(yīng)該放在哪？而不是該怎樣實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)于具有很多運(yùn)動(dòng)部件的復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)作，機(jī)械臂可以有不同運(yùn)動(dòng)的方法。比如說，人的手臂，手的位置和方向一定時(shí)，肘部可以有不同的運(yùn)動(dòng)。Actin就是利用這種運(yùn)動(dòng)學(xué)的冗長性自動(dòng)生成智能控制，包括避開碰撞，關(guān)節(jié)角度的限值。能量小運(yùn)動(dòng)和抵抗環(huán)境外力能力比較好化。通過可設(shè)置的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，Actin可以應(yīng)用于多種機(jī)器人。它可以既可以應(yīng)用于固定式的工業(yè)機(jī)器人，比如說，工廠自動(dòng)生產(chǎn)線的機(jī)器人。也可以應(yīng)用于移動(dòng)式的機(jī)器人，如：家庭和娛樂用機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人。Actin適用于很多種型式關(guān)節(jié)和手部，它可以仿真和控制無限個(gè)自由度和分支聯(lián)接的結(jié)構(gòu)。Actin的能力包括:·動(dòng)態(tài)模擬任何臺(tái)數(shù)的機(jī)器人·蒙地卡羅（MonteCarlo)仿真分析·模擬柔性關(guān)節(jié)·視覺演示機(jī)器人·控制系統(tǒng)的表達(dá)用可擴(kuò)展標(biāo)記語言。光學(xué)測量儀器價(jià)格，可以咨詢位姿科技（上海）有限公司；陜西光學(xué)測量醫(yī)用儀器

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以保證浮標(biāo)上的光學(xué)裝置測量目標(biāo)時(shí)姿態(tài)角的穩(wěn)定性,測量目標(biāo)方位時(shí)存在的隨機(jī)誤差用Δβobsr表示,設(shè)為測量目標(biāo)方位的一倍均方差即°。浮標(biāo)利用光學(xué)傳感器測量目標(biāo)時(shí),提取的方位信息可能為船干舷和橋樓的任何位置,因此可能存在光學(xué)模糊誤差,假設(shè)測量真方位為βik,真距離為rik,船長為Ls,此時(shí)目標(biāo)舷角QMik如圖2所示。圖2光學(xué)浮標(biāo)測量光學(xué)模糊誤差示意圖位置測量誤差時(shí)間測量誤差時(shí)間測量誤差主要是由從浮標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送和主浮標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收的嵌入式計(jì)算機(jī)處理時(shí)間、傳輸延遲以及無線自組織網(wǎng)絡(luò)調(diào)度延遲引起,無線自組織網(wǎng)絡(luò)采用令牌環(huán)式時(shí)分多址協(xié)議進(jìn)行調(diào)度[13],浮標(biāo)節(jié)點(diǎn)序號(hào)由母船分配,主浮標(biāo)出水后以5s為周期向從浮標(biāo)發(fā)送同步信號(hào),各從浮標(biāo)接收到同步信號(hào)后,按照節(jié)點(diǎn)序號(hào)的時(shí)隙發(fā)送自身位置和探測目標(biāo)信息,節(jié)點(diǎn)令牌持續(xù)時(shí)間為s,隨機(jī)誤差s圖3光學(xué)浮標(biāo)測量時(shí)分多址原理圖3聯(lián)合定位流程及浮標(biāo)分布結(jié)構(gòu)多光學(xué)浮標(biāo)聯(lián)合定位信息流程如圖4所示。母船分配浮標(biāo)序號(hào)后部署多個(gè)有動(dòng)力浮標(biāo)入水,浮標(biāo)入水后向母船規(guī)定的位置航行。若從節(jié)點(diǎn)浮標(biāo)先出水,則等待主浮標(biāo)的同步碼信號(hào),主浮標(biāo)出水工作后按照約定的周期廣播同步碼。陜西光學(xué)測量醫(yī)用儀器