陶玲 王躍 錢志余
(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院,江蘇南京210016)
手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度是腦立體定向?qū)Ш绞中g(shù)中的關(guān)鍵問(wèn)題,決定著手術(shù)治療和預(yù)后效果[1].系統(tǒng)定位精度一般受醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量、定位儀系統(tǒng)誤差、注冊(cè)誤差和術(shù)中腦組織移位產(chǎn)生的誤差等因素的影響.目前,醫(yī)學(xué)影像誤差通常不超過(guò)1 mm,定位儀系統(tǒng)誤差在0.5 mm左右,注冊(cè)誤差一般為2~3mm,而腦組織移位產(chǎn)生的誤差對(duì)整個(gè)系統(tǒng)精度的影響最大,一般為前三者的2~3倍.顯然,注冊(cè)誤差和腦組織移位產(chǎn)生的誤差是影響系統(tǒng)導(dǎo)航精確度的主要因素[2].針對(duì)腦組織移位引起的誤差問(wèn)題,文獻(xiàn)[3]中提出了基于近紅外光譜(NIRS)的神經(jīng)導(dǎo)航穿刺路徑糾錯(cuò)方法,并開發(fā)了一套基于NIRS的腦立體定向手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)軟件平臺(tái),能實(shí)現(xiàn)病灶靶點(diǎn)識(shí)別、實(shí)時(shí)導(dǎo)航與糾錯(cuò),這里主要討論如何提高注冊(cè)精度的問(wèn)題,以期解決目前手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中注冊(cè)誤差較大的缺點(diǎn).文中通過(guò)將單位四元數(shù)中的剛體姿態(tài)變換理論應(yīng)用于手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的電磁定位導(dǎo)航技術(shù)中求解最優(yōu)變換矩陣,來(lái)達(dá)到明顯降低注冊(cè)誤差的目的.
手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)采用的是基于電磁定位的導(dǎo)航技術(shù).電磁定位子系統(tǒng)在系統(tǒng)中主要起兩方面的作用[4]:首先,手術(shù)注冊(cè)時(shí)獲取手術(shù)標(biāo)記點(diǎn)在實(shí)時(shí)手術(shù)空間中的位置信息,與三維模型相結(jié)合,獲得從實(shí)時(shí)手術(shù)空間到計(jì)算機(jī)空間的空間變換關(guān)系;然后,根據(jù)電磁定位跟蹤子系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得手術(shù)器械空間方位信息,引導(dǎo)醫(yī)生完成手術(shù)導(dǎo)航治療.
電磁定位系統(tǒng)主要由磁場(chǎng)發(fā)生器、接收傳感器以及信號(hào)處理器3個(gè)主要部分構(gòu)成.磁場(chǎng)發(fā)生器主要由平行的3個(gè)線圈組成,系統(tǒng)向3個(gè)線圈依次通電,但任意時(shí)刻只有一個(gè)線圈工作,這樣會(huì)在空間形成一個(gè)交變的電磁場(chǎng)B,并可知此電磁場(chǎng)的強(qiáng)度和分布.傳感器一般安放在跟蹤目標(biāo)上,當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),傳感器接收線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,信號(hào)處理器通過(guò)檢測(cè)接收到的感應(yīng)電流的大小,采用簡(jiǎn)化的磁偶極子模型來(lái)獲得跟蹤目標(biāo)相對(duì)于磁場(chǎng)發(fā)生器的空間方位信息[5].根據(jù)磁偶極子的理論,其共軸耦合系數(shù)是共面耦合系數(shù)的兩倍,而且若共軸耦合系數(shù)大于零,則兩個(gè)線圈同時(shí)旋轉(zhuǎn)180°后的共面耦合系數(shù)小于零,用一個(gè)對(duì)角陣可表示為D=diag(2,-1,-1).
電磁定位系統(tǒng)與跟蹤目標(biāo)的相對(duì)空間位置關(guān)系如圖1所示.定義磁場(chǎng)發(fā)生器的3個(gè)軸為參考坐標(biāo)系,跟蹤目標(biāo)相對(duì)磁場(chǎng)發(fā)生器的空間位置信息可由二者相對(duì)距離r、方位角α以及仰角β描述,跟蹤目標(biāo)相對(duì)磁場(chǎng)發(fā)生器的空間姿態(tài)信息可用滾動(dòng)角φ、偏航角φ以及俯仰角θ描述,由以上3個(gè)空間位置參數(shù)和3個(gè)空間姿態(tài)參數(shù)就可以實(shí)時(shí)表示跟蹤目標(biāo)的空間位置信息,這6個(gè)參數(shù)也被稱為跟蹤目標(biāo)的6 個(gè)自由度[6].
圖1 電磁定位系統(tǒng)與跟蹤目標(biāo)的相對(duì)空間位置關(guān)系Fig.1 Space relation between electromagnetic localization system and tracking target
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得近距離電磁跟蹤系統(tǒng)的模型[7]:
式中:Y為接收矩陣,U為天線輸出電壓矩陣,M為位置轉(zhuǎn)換矩陣,S為姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣,且Y、U、S、M均為3階方陣;G為電磁定位系統(tǒng)參數(shù).
剛體的姿態(tài)是剛體相對(duì)觀察者的幾何角度關(guān)系的簡(jiǎn)稱.最一般的姿態(tài)描述方法是矩陣法,但矩陣法有6個(gè)約束方程、9個(gè)變量,計(jì)算復(fù)雜,不利于工程運(yùn)用.歐拉角法也是一種常用的剛體姿態(tài)表示法,但在解算參數(shù)時(shí)會(huì)遇到奇異點(diǎn),導(dǎo)致解算錯(cuò)誤.用單位四元數(shù)法描述剛體姿態(tài)可以克服以上缺點(diǎn),并且計(jì)算方便,不存在奇異點(diǎn),速度快且穩(wěn)定性好[8].
四元數(shù)是一種用于研究物體空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)工具.四元數(shù)通過(guò)4個(gè)參數(shù)來(lái)描述剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其表達(dá)式為Q=q0+q1i+q2j+q3k,其共軛復(fù)數(shù)為Q*=q0-q1i-q2j-q3k,由復(fù)數(shù)知識(shí)可知QQ*=,若 Q*Q=QQ*=1,則 Q 為單位四元數(shù)[9].
將式(1)的系統(tǒng)參數(shù)忽略后,有N=YU-1=SM,N 為正交矩陣,則 NTN=3X+I,其中,X=MTSTSM,I為3階單位矩陣,又由ST=S-1,有
式中,E為 3階基本矩陣,利用四元數(shù)法改寫式(2),有:
設(shè)p'=pλ為假設(shè)的四元數(shù)初始值,λ=λ0+λ1i+λ2j+λ3k 為誤差四元數(shù).其中,λ0、λ1、λ2和λ3為常數(shù).令,則,當(dāng)逐漸逼近于0時(shí),λ0相應(yīng)地逼近于1,則p'越逼近真實(shí)值p.
用p'代替p并對(duì)式(3)進(jìn)行變換得
式中右側(cè)最后一項(xiàng)很小,可忽略.根據(jù)誤差四元數(shù)的性質(zhì)有λ1=0,則等式右邊只有兩個(gè)未知數(shù)λ2和λ3,而等式左邊是和X有關(guān)的已知量,這樣由式(4)可以解得λ2、λ3,又由誤差四元數(shù)定義以及λ1、λ2和λ3可求出λ0,最后便可解得誤差四元數(shù)λ.由誤差四元數(shù)λ可以求出新的跟蹤四元數(shù)p的初始值p',依次迭代,當(dāng)λ滿足設(shè)定的精度條件時(shí),得到的四元數(shù)p就是目標(biāo)的位置參數(shù).
采用迭代算法進(jìn)行運(yùn)算,即將前一次獲得的跟蹤目標(biāo)的空間位置數(shù)據(jù)迭代入當(dāng)前的運(yùn)算中,可獲得表示此時(shí)跟蹤目標(biāo)的空間位置參數(shù)的四元數(shù)值.四元數(shù)與跟蹤目標(biāo)空間姿態(tài)參數(shù)有如下的數(shù)學(xué)關(guān)系[9]:
利用式(5)求解得到的滾動(dòng)角φ、偏航角φ及俯仰角θ值,便可以推出當(dāng)前跟蹤目標(biāo)的空間姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣S.求解時(shí),通常迭代運(yùn)算6次后就可達(dá)到符合系統(tǒng)正常工作時(shí)的精度要求,運(yùn)算便捷且便于計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn).
腦立體定向手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的患者注冊(cè)過(guò)程實(shí)際上就是實(shí)際物理空間(H)、計(jì)算機(jī)空間(I)和實(shí)時(shí)手術(shù)空間(P)的空間映射過(guò)程.
注冊(cè)前需在病人腦部標(biāo)記至少4個(gè)不能共面且分布均勻的醫(yī)學(xué)定位標(biāo)記點(diǎn)[10],將4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)記為F0、F1、F2和 F3,建立物理空間 H,定義 4 個(gè)定位標(biāo)記點(diǎn)在 H 中的坐標(biāo)分別為:F0(0,0,0)、F1(1,0,0)、F2(0,1,0)和 F3(0,0,1),記為 FH.
對(duì)患者的頭部進(jìn)行CT或MRI掃描,將掃描結(jié)果三維可視化,從三維模型中提取出4個(gè)標(biāo)記點(diǎn),建立對(duì)應(yīng)物理空間H的計(jì)算機(jī)空間I.根據(jù)這4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)在三維模型中的位置信息,可得到其在計(jì)算機(jī)空間 I中的坐標(biāo)為:F'0(x0,y0,z0)、F'1(x1,y1,z1)、F'2(x2,y2,z2)以及 F'3(x3,y3,z3),記為 FI.
依據(jù)醫(yī)學(xué)斷層序列影像數(shù)據(jù)的三維可視化理論,顯然從物理空間H到計(jì)算機(jī)空間I的空間變換是剛性的[11],因此可以用如下的齊次轉(zhuǎn)換矩陣T來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)空間的轉(zhuǎn)換:
以電磁定位儀中心為原點(diǎn),建立實(shí)時(shí)手術(shù)空間,顯然從物理空間到實(shí)時(shí)手術(shù)空間的變換為剛體變換.設(shè)齊次轉(zhuǎn)換矩陣RPH為從物理空間H到實(shí)時(shí)手術(shù)空間P的旋轉(zhuǎn)變換矩陣,RPT為物理空間H在實(shí)時(shí)手術(shù)空間P下的平移變換矩陣,
為定位標(biāo)記點(diǎn)在實(shí)時(shí)手術(shù)空間P下的位置坐標(biāo),
為定位標(biāo)記點(diǎn)在物理空間H下的坐標(biāo),則從物理空間到實(shí)時(shí)手術(shù)空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為
在電磁定位系統(tǒng)中,由電磁定位儀跟蹤患者頭部的定位標(biāo)記點(diǎn)可獲得7個(gè)元素al(l=0,1,…,6),al實(shí)時(shí)表示手術(shù)空間相對(duì)物理空間的剛體變換,其中,前4個(gè)元素表示單位四元數(shù),后3個(gè)元素表示位移量,則平移變換矩陣為
根據(jù)電磁定位儀工作原理可知a=a0+a1i+a2j+a3k,則對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣為
將式(8)、(9)代入式(7),得到從物理空間到手術(shù)空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下:
手術(shù)開始前,通過(guò)定義手術(shù)器械中的電磁傳感器的位置信息,建立手術(shù)器械坐標(biāo)系FC.在實(shí)時(shí)手術(shù)空間坐標(biāo)系中,通過(guò)電磁定位測(cè)得手術(shù)器械的旋轉(zhuǎn)矩陣為RPH1、平移矩陣為RPT1,其中測(cè)得單位四元數(shù)中的7個(gè)元素為bl(l=0,1,…,6).設(shè)手術(shù)器械在實(shí)時(shí)手術(shù)空間下的坐標(biāo)為FP1,在物理空間下的坐標(biāo)為FH1,在計(jì)算機(jī)空間下的坐標(biāo)為FI1,令
由于 FP1=AFH1,F(xiàn)P1=BFC,則有 FH1=A-1BFC,將該關(guān)系式代入式(7),可獲得手術(shù)器械在計(jì)算機(jī)空間的位置坐標(biāo)為FI1=TA-1BFC.
令電磁定位儀采集到的標(biāo)記點(diǎn)在實(shí)時(shí)手術(shù)空間的坐標(biāo)為{Pn},影像三維可視化后得到的標(biāo)記點(diǎn)在計(jì)算機(jī)空間的坐標(biāo)為{In},n=1,2,…,N,N 為標(biāo)記點(diǎn)總個(gè)數(shù).設(shè)W為平移變換矩陣,V為旋轉(zhuǎn)變換矩陣,s為伸縮因子,則當(dāng){Pn}與{In}的變換矩陣S滿足條件時(shí),當(dāng)前的變換矩陣SP-I就是{Pn}與{In}的最優(yōu)變換矩陣,采用單位四元數(shù)和齊次坐標(biāo)理論[12]可求出SP-I,具體算法過(guò)程如下.
(1)求出標(biāo)記點(diǎn)組在實(shí)時(shí)手術(shù)空間和計(jì)算機(jī)空間下的中心坐標(biāo),其中Po為標(biāo)記點(diǎn)組在實(shí)時(shí)手術(shù)空間中的中心坐標(biāo),Io為標(biāo)記點(diǎn)組在計(jì)算機(jī)空間下的中心坐標(biāo),
(2)將標(biāo)記點(diǎn)組在兩個(gè)空間下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)于中心坐標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)值,其中P'n為第n個(gè)標(biāo)記點(diǎn)在實(shí)時(shí)手術(shù)空間中的相對(duì)坐標(biāo)值,I'n為第n個(gè)標(biāo)記點(diǎn)在計(jì)算機(jī)空間下的相對(duì)坐標(biāo)值,
(3)根據(jù)矩陣論和四元數(shù)理論,可用q(q0,q1,q2,q3)表示最優(yōu)旋轉(zhuǎn)變換矩陣 V[9]:
(5)求解最優(yōu)平移變換矩陣:
(6)由下式可解出最優(yōu)變換矩陣:
利用該最優(yōu)變換矩陣,可解出腦立體定向手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中從實(shí)時(shí)手術(shù)空間到計(jì)算機(jī)空間的空間映射關(guān)系,完成手術(shù)過(guò)程中手術(shù)器械的注冊(cè)過(guò)程.
取一個(gè)長(zhǎng)方體的紙盒子,將其6個(gè)面均以坐標(biāo)紙封上,坐標(biāo)紙的最小單位為2 mm,以此紙盒作為該實(shí)驗(yàn)中腦部的模型,其示意圖如圖2所示,圖中每一方格表示最小單位為2 mm.相對(duì)于實(shí)物模型,方形紙盒模型操作簡(jiǎn)便,更利于實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的采集,減小實(shí)驗(yàn)中的誤差.
圖2 實(shí)驗(yàn)?zāi)P褪疽鈭DFig.2 Sketch of experiment model
選取模型某一個(gè)表面,在該面內(nèi)選定邊長(zhǎng)為80mm的正方形.注冊(cè)時(shí),注冊(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于醫(yī)學(xué)標(biāo)記點(diǎn),為便于分析注冊(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)變化所帶來(lái)的影響,實(shí)驗(yàn)中將取點(diǎn)范圍限制在一個(gè)表面的正方形中.當(dāng)注冊(cè)點(diǎn)為4個(gè)時(shí),可以分別取某一個(gè)面上的4個(gè)頂點(diǎn),得到軟件平臺(tái)上4個(gè)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)空間的坐標(biāo)值;當(dāng)注冊(cè)點(diǎn)為5個(gè)時(shí),在4個(gè)注冊(cè)點(diǎn)包圍的面上再任取一點(diǎn),獲取計(jì)算機(jī)空間坐標(biāo);當(dāng)注冊(cè)點(diǎn)為6個(gè)時(shí),在同樣的面上再增加一點(diǎn),依此類推,直至取到15個(gè)點(diǎn).利用文中提出的注冊(cè)算法對(duì)注冊(cè)點(diǎn)進(jìn)行注冊(cè),記錄實(shí)驗(yàn)中注冊(cè)點(diǎn)數(shù)量改變時(shí)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)定位誤差.每個(gè)注冊(cè)點(diǎn)誤差值的定義就是計(jì)算機(jī)空間的坐標(biāo)值和實(shí)際手術(shù)空間的坐標(biāo)值的差值的絕對(duì)值,注冊(cè)點(diǎn)在實(shí)際手術(shù)空間的坐標(biāo)就是實(shí)驗(yàn)?zāi)P蜕献?cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值,所開發(fā)的導(dǎo)航軟件平臺(tái)上則會(huì)給出相應(yīng)注冊(cè)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)空間的坐標(biāo)值,導(dǎo)航軟件在Windows XP操作系統(tǒng)下使用Visual C++6.0開發(fā).結(jié)果如表1所示.
表1 注冊(cè)點(diǎn)數(shù)量與定位誤差Table 1 Numbers of registration points and lo calization error
從表1可以看出,系統(tǒng)的注冊(cè)誤差均在2mm以下,顯然本研究所提方法的注冊(cè)誤差有了明顯的下降,注冊(cè)精度得到了提高;同時(shí)可以看出,當(dāng)注冊(cè)點(diǎn)數(shù)量越多時(shí),系統(tǒng)的注冊(cè)誤差會(huì)逐漸變小.當(dāng)注冊(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)多于7時(shí),系統(tǒng)注冊(cè)誤差減小幅度較大.但實(shí)際進(jìn)行手術(shù)時(shí),注冊(cè)點(diǎn)越多,醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)注冊(cè)的工作量越大,并且發(fā)生錯(cuò)誤注冊(cè)的概率也會(huì)增大,因此注冊(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)也不應(yīng)太多.結(jié)合臨床應(yīng)用,通常進(jìn)行手術(shù)導(dǎo)航時(shí)選取7~12個(gè)點(diǎn)為最佳.
依然利用圖2的實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,制作邊長(zhǎng)分別為8、20、40、60、80、100 和 120 mm 的 7 個(gè)正立方體,正立方體共有8個(gè)頂點(diǎn),在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中,將正立方體的1個(gè)頂點(diǎn)定義為坐標(biāo)系原點(diǎn),其余7個(gè)頂點(diǎn)為一組,作為手術(shù)注冊(cè)的點(diǎn)集,此時(shí)該正立方體范圍就是注冊(cè)點(diǎn)所包圍的范圍.每進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn),則增加正立方體的邊長(zhǎng)并依次取7組點(diǎn)集進(jìn)行手術(shù)注冊(cè).8、20、40、60、80、100 和120mm 對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航定位誤差分別為0.47、1.04、1.27、1.40、1.59、1.71 和 1.89mm.顯然,系統(tǒng)的注冊(cè)誤差同樣均在2 mm以下,并且隨模型正立方體邊長(zhǎng)的增加系統(tǒng)注冊(cè)誤差也增大,即在注冊(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)相同的情況下,注冊(cè)點(diǎn)所包圍的范圍邊長(zhǎng)越長(zhǎng),系統(tǒng)注冊(cè)誤差也越大.因此注冊(cè)點(diǎn)的選取是越緊密圍繞病灶區(qū)域越好.
綜合多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):保證手術(shù)器械尖端一直都在注冊(cè)點(diǎn)有效作用范圍內(nèi)是提高手術(shù)導(dǎo)航的注冊(cè)精度的必要條件,通常需要用7~12個(gè)注冊(cè)點(diǎn)圍繞病人頭部病灶部位,注冊(cè)點(diǎn)需排放對(duì)稱、密度均勻,同時(shí)包裹范圍適中.如果將注冊(cè)點(diǎn)包裹患者整個(gè)頭部,則會(huì)造成導(dǎo)航精度誤差較大,目標(biāo)偏移嚴(yán)重,影響手術(shù)效果;如果注冊(cè)點(diǎn)包裹范圍較小,未完全包裹病灶,則手術(shù)時(shí)手術(shù)器械尖端可能超出注冊(cè)點(diǎn)包裹的范圍,也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)航精度誤差較大.應(yīng)用文中的注冊(cè)算法做了大量的模型試驗(yàn),注冊(cè)誤差均在2mm以下,注冊(cè)速度均可達(dá)到實(shí)時(shí),并且穩(wěn)定性和重復(fù)性好.
手術(shù)注冊(cè)過(guò)程是腦神經(jīng)外科手術(shù)的重要環(huán)節(jié),注冊(cè)精度是導(dǎo)航手術(shù)治療效果的關(guān)鍵.文中重點(diǎn)分析了基于電磁定位的腦立體定向手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中的實(shí)際物理空間、實(shí)時(shí)手術(shù)空間、計(jì)算機(jī)空間的建立以及三者之間的映射變換;在此基礎(chǔ)上,提出了根據(jù)單位四元數(shù)和矩陣輪理論求解從實(shí)時(shí)手術(shù)空間到計(jì)算機(jī)空間的最優(yōu)轉(zhuǎn)換矩陣新算法,減少了注冊(cè)誤差,加快了迭代速度,提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性;最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了所提算法可以有效地提高手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度,為臨床應(yīng)用提供幫助.目前系統(tǒng)平臺(tái)和注冊(cè)算法還需要在大量動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)中不斷修正和完善,整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和軟件平臺(tái)的操作方便性還需進(jìn)一步提高.
[1]Bjartmarz H,Rehncrona S.Comparison of accuracy and precision between frame-based and frameless stereotactic navigation for deep brain stimulation electrode implantation [J].Stereotactic and Functional Neurosurgery,2007,85(5):235-242.
[2]DHaese P F,Pallavaram S,Konrad P E,et al.Clinical accuracy of a customized stereotactic platform for deep brain stimulation after accounting for brain shift[J].Stereotactic and Functional Neurosurgery,2010,88(2):81-87.
[3]朱曉芬,陶玲,錢志余.基于近紅外光譜的神經(jīng)導(dǎo)航穿刺路徑糾錯(cuò)方法研究[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2010,27(4):887-892.Zhu Xiao-fen,Tao Ling,Qian Zhi-yu.Study on navigation path correction in neuro-navigation based on near infrared spectroscopy [J].Journal of Biomedical Engineering,2010,27(4):887-892.
[4]田和強(qiáng),吳冬梅,王繼虎,等.基于電磁定位的手術(shù)導(dǎo)航探針可視化與實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)[J].機(jī)器人,2011,33(1):59-65.Tian He-qiang,Wu Dong-mei,Wang Ji-hu,et al.Visualization and real-time tracking technologies of the probe used in surgical navigation based on electromagnetic positioning[J].Robot,2011,33(1):59-65.
[5]李雪麗,王毅.電磁定位系統(tǒng)中的定位算法研究[J].微計(jì)算機(jī)信息,2009,25(7):298-299.Li Xue-li,Wang Yi.The quaternion solution in the remote object position and orientation determining system [J].Microcomputer Information,2009,25(7):298-299.
[6]楊杰,鄒錦,李躍波.六自由度電磁跟蹤定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 [J].自動(dòng)化與儀表,2007,22(5):34-37.Yang Jie,Zou Jin,Li Yue-bo.Research on six-stance magnetic position and orientation tracking system[J].Automation & Instrumentation,2007,22(5):34-37.
[7]Chao H,Meng M Q H,Mandal M.A linear algorithm for tracing magnets position and orientation by using 3-axis magnetic sensors[J].IEEE Transactions on Magnetics,2007,43(12):4096-4101.
[8]Paperno E,Sasada I,Leonovich E.A new method for magnetic position and orientation tracking[J].IEEE Transactions on Magnetics,2001,27(4):1928-1940.
[9]孫冬梅,田增山,韓令軍.捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中四元素法求解姿態(tài)角仿真模擬[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2009,29(1):51-53.Sun Dong-mei,Tian Zeng-shan,Han Ling-jun.Simulation on quaternion calculate attitude angle of the strap down inertial navigation system [J].Journal of Projectiles,Rockets,Missiles and Guidance,2009,29(1):51-53.
[10]Galloway R L.The process and development of imageguided procedures[J].Annual Review Biomedical Engineering,2001,3(1):83-87.
[11]Casap N,Wexler A,Tarazi E.Application of a surgical navigation system for implant surgery in a deficient alveolar ridge postexcision of an odontogenic myxoma[J].Journal of Oral and Maxillofacial Surgery,2005,63(7):982-988.
[12]Berthold K P.Closed-form solution of absolute orientation using unit quaternions [J].Journal of the Optical Society of America,1987,4(4):629-642.