如何选择用于手术导航的光学跟踪与电磁跟踪仪器？

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，最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，这里仅翻译文章摘要，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全面比较，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跟踪器（Atracsys & NDI）和两个EM跟踪器的腹腔镜的跟踪准确性，该光学跟踪器跟踪安装在轴上的回射标记，而EM跟踪器将传感器嵌入近端。然后，我们使用触控笔测试跟踪器的位置测量精度和距离测量精度。最后，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，两个光学跟踪器（Atracsys & NDI）在位置和方向测量中的抖动比EM跟踪器小。此外，光学跟踪器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跟踪器的性能却是稳定的。在50 mm的距离处，两个光学跟踪器（Atracsys & NDI）的RMS误差分别为0.210和0.233 mm，而EM跟踪器的RMS误差为0.214 mm。在250 mm距离处，两个光学跟踪器（Atracsys & NDI）的RMS误差分别变为1.031和1.178 mm，而EM跟踪器的RMS误差为0.367 mm。在使用触控笔的实验中，两个光学跟踪器（Atracsys & NDI）在定位触控笔笔尖时的RMS误差为1.278和1.555 mm，为1。EM跟踪器为117毫米。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3.0 mm，LUS探头的RMS点定位误差为1.3 mm，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。