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用于 OEM 医疗设备集成的光学与电磁跟踪技术

NDI 是公认的全球领导者,也是光学与电磁跟踪技术的行业先驱。

什么是光学跟踪与电磁跟踪?

NDI 的两种技术都能以高精度跟踪手术器械,但各自具备不同的优势。

光学跟踪

了解 NDI 的光学跟踪技术如何使用红外光学跟踪器实时精确跟踪手术器械。

电磁跟踪

探索 NDI 的电磁技术如何在无需视线(line-of-sight)条件下实现 6D 跟踪。

光学追踪 – 工作原理

Polaris Vega 和 Polaris Lyra 两款光学导航系统利用近红外光线 (IR),以无线方式识别并追踪 OEM 手术器械搭载的标记器。系统探测覆盖范围广,追踪精度与定位准确度俱佳。光学测量技术凭借稳定可靠的追踪性能,在行业内备受认可与信赖。

Illustration of a hand placing optical markers onto a surgical tool.

手术器械上加装光学标记器,分为被动式、主动式两类。

Illustration of an optical tracker emitting infrared light.

Polaris® 光学追踪仪向探测空间全域发射红外 (IR) 光线。

Illustration of optical markers reflecting infrared light for tracking.

被动式标记器反射追踪仪发出的红外光,主动式标记器自主发射红外光,均可被追踪仪捕捉感应。

Illustration of an optical marker with its position calculated in 3D coordinates: x, y, and z.

光学追踪仪识别各标记器点位,解算手术器械在三维空间中的位置与姿态。

Illustration of a surgical tool with optical markers and associated coordinates.

将解算坐标与患者影像数据配准,实时呈现器械相对人体解剖结构的方位。

Illustration of a computer displaying the spine and the position of a tracked surgical tool.

实时追踪数据同步接入导航软件,为手术操作提供全程导航指引。

电磁追踪 – 工作原理

Aurora® 电磁 (EM) 追踪技术可生成可控电磁场,对微型电磁传感器进行空间定位与实时追踪。传感器可集成植入导管、内窥镜、导丝、穿刺针头等各类 OEM 医用器械中。依托传感器采集的追踪数据,OEM 影像导航手术系统可对手术器械进行定位和可视化呈现,实时监测器械在人体解剖通道中的行进轨迹,引导器械精准到达目标诊疗区域。

Illustration of a hand holding a medical instrument with an embedded sensor.

传感器可集成于 OEM 医用器械内部,作为器械三维空间定位的基准点位。

Illustration of a field generator emitting an electromagnetic field.

磁场发生器发射低强度交变电磁场,划定有效探测空间范围。

Illustration of a sensor within an electromagnetic field.

传感器进入电磁场覆盖范围后,内部产生微电流。

Illustration of a sensor interface unit processing signals.

感应电流传送至传感器接口单元 (SIU),完成信号放大与数字化转换。

Illustration of a system control unit displaying sensor coordinates.

处理后的信号上传至系统控制单元 (SCU),运算得出每枚传感器的空间位置及姿态变化参数。

Illustration of a computer displaying a heart model.

追踪数据同步对接 OEM 主控应用接口,匹配患者影像序列,实现手术器械对照患者影像的实时术中导航。

选择合适的技术

光学跟踪

适用于器械保持可见的手术场景;即使在存在金属干扰的环境中,也能提供亚毫米级精度。

  • 4+ 种光学跟踪器配置与 3+ 种标记(marker)选项
  • 在手术与科研应用中实现亚毫米级精度
  • 面向研发的即用型工具。

电磁跟踪

适用于在体内跟踪柔性或刚性器械的应用场景(视线受遮挡时同样适用)。
  • 传感器尺寸可小至 0.3 × 2.5 mm
  • 可同时跟踪多达 32 个传感器
  • 面向研发的即插即用(Plug & Play)工具

关键差异一览:光学跟踪与电磁跟踪对比

光学跟踪电磁跟踪
视线(Line of sight)需要视线无需视线
器械类型体外刚性器械体内柔性器械
设备组成光学跟踪器与标记(markers)电子单元、磁场发生器与传感器
优势大测量空间传感器尺寸小至 0.3 × 2.5 毫米
产品线Polaris®Aurora®

Polaris® 光学产品套件

完整的 Polaris® 光学跟踪系统由两大关键组件协同工作:光学跟踪器与光学标记(markers)。

Robotic surgical arm performing a knee procedure, with a tracking reference frame on the patient’s leg and a monitor displaying knee X-ray imaging.

OEM 应用

NDI 光学技术的能力使其非常适合集成到 OEM 机器人与计算机辅助手术导航系统中,应用于颅脑、脊柱及骨科手术。

颅部

适配与颅脑相关的神经外科及神经调控手术,为 OEM 导航系统提供技术支援。

骨科学

适用于骨科手术中的 OEM 系统,可支持骨切除和植入物置入操作。

脊柱

支持用于定位与置入脊椎固定元件的 OEM 系统。

Aurora® 与 3D Guidance® 电磁产品套件

NDI 提供两种电磁跟踪平台,可根据系统与集成需求进行选择。

Aurora® 电磁产品套件

完整的 Aurora® 电磁跟踪系统由三大关键组件协同工作:电子单元(系统控制单元与传感器接口单元)、场发生器与传感器。

ENT procedure using EM field generator and probe.

3D Guidance® 电磁产品套件

完整的 3D Guidance® 电磁跟踪系统由三大关键组件协同工作:电子单元、发射器与传感器。

EM navigated thyroid procedure using ultrasound and navigated needle.

OEM 应用

NDI 的电磁跟踪技术可提供位置与姿态数据,专为集成到 OEM 导航系统而设计,适用于包含内窥镜、导丝、导管与针尖等器械的系统。

心脏病学

NDI 电磁跟踪技术可为心脏电生理及导管介入诊疗流程中的 OEM 系统提供定位数据。

耳鼻喉科

NDI 的跟踪技术可为内窥镜和颅底手术中使用的 OEM 导航系统提供定位数据。

呼吸医学

NDI 的跟踪技术可为肺部手术(包括支气管镜检查)中使用的 OEM 导航系统提供定位数据。

泌尿学

NDI 的跟踪技术可为前列腺和泌尿外科手术中使用的 OEM 导航系统提供定位数据。

介入肿瘤学

NDI 的跟踪技术可为影像辅助介入肿瘤学诊疗流程中的 OEM 系统提供定位数据。

正在为您的医疗设备评估光学或电磁跟踪方案?

欢迎与我们的产品集成团队联系,对比 NDI 跟踪技术并为您的导航系统确定合适的配置。