光學(xué)跟蹤儀器和電磁跟蹤儀器是手術(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)跟蹤儀器和電磁跟蹤儀器各有其優(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)常面對的問題，最終需要根據(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，這里僅翻譯文章摘要，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)中的電磁跟蹤：與光學(xué)跟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)跟蹤，但是在文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了電磁（EM）系統(tǒng)。在本文中，我們對用于圖像引導(dǎo)腹腔鏡手術(shù)的EM和光學(xué)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了全面比較，并提出了結(jié)合EM跟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。

方法

我們首先使用標(biāo)準(zhǔn)評估板評估帶有兩個(gè)光學(xué)跟蹤器（Atracsys?&?NDI）和兩個(gè)EM跟蹤器的腹腔鏡的跟蹤準(zhǔn)確性，該光學(xué)跟蹤器跟蹤安裝在軸上的回射標(biāo)記，而EM跟蹤器將傳感器嵌入近端。然后，我們使用觸控筆測試跟蹤器的位置測量精度和距離測量精度。最后，我們評估了由EM跟蹤的腹腔鏡和EM跟蹤的LUS探頭組成的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

結(jié)果

在使用標(biāo)準(zhǔn)評估板的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)光學(xué)跟蹤器（Atracsys & NDI）在位置和方向測量中的抖動(dòng)比EM跟蹤器小。此外，光學(xué)跟蹤器在測試體積內(nèi)顯示出更好的方向測量一致性。但是，它們的相對位置測量精度會隨著距離的增加而顯著降低，而EM跟蹤器的性能卻是穩(wěn)定的。在50 mm的距離處，兩個(gè)光學(xué)跟蹤器（Atracsys & NDI）的RMS誤差分別為0.210和0.233 mm，而EM跟蹤器的RMS誤差為0.214 mm。在250 mm距離處，兩個(gè)光學(xué)跟蹤器（Atracsys & NDI）的RMS誤差分別變?yōu)?.031和1.178 mm，而EM跟蹤器的RMS誤差為0.367 mm。在使用觸控筆的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)光學(xué)跟蹤器（Atracsys & NDI）在定位觸控筆筆尖時(shí)的RMS誤差為1.278和1.555 mm，為1。EM跟蹤器為117毫米。我們的電磁跟蹤腹腔鏡和LUS系統(tǒng)組合的原型使用代表性的校準(zhǔn)方法，顯示腹腔鏡的RMS點(diǎn)定位誤差為3.0 mm，LUS探頭的RMS點(diǎn)定位誤差為1.3 mm，前者的較大誤差主要是由于三角測量誤差造成的使用窄基線立體腹腔鏡時(shí)。