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(chǎng)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，最終需要根據(jù)自身應(yīng)用場(chǎng)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(zhǎng)，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(duì)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(píng)估板評(píng)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(cè)試跟蹤器的位置測(cè)量精度和距離測(cè)量精度。最后，我們?cè)u(píng)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(píng)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(cè)量中的抖動(dòng)比EM跟蹤器小。此外，光學(xué)跟蹤器在測(cè)試體積內(nèi)顯示出更好的方向測(cè)量一致性。但是，它們的相對(duì)位置測(cè)量精度會(huì)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(cè)量誤差造成的使用窄基線立體腹腔鏡時(shí)。