Im Verlauf der klinischen Anwendung des chirurgischen Navigationssystems tritt aufgrund des engen Operationsraums bei minimalinvasiven Operationen häufig das Problem des Navigationspositionsverlusts durch Verdeckung des Lichtpfads auf, was die klinische Anwendung des chirurgischen Navigationssystems einschränkt. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein auf einem indirekten erweiterten Kalman-Filter basierender optisch-inertialer hybrider Positionsverfolgungsalgorithmus vorgeschlagen. Das erstellte Fehlerkmodell wird als Zustandsdifferentialgleichung verwendet, wobei die durch das optische System erfasste Position zur Konstruktion der Messgleichung dient, die im erweiterten Kalman-Filter für die Zustandsvorhersage und Messaktualisierung verwendet wird. Wenn der Lichtpfad nicht blockiert ist, korrigiert und kompensiert das optische System die Fehler des Trägheitssystems; bei einer Blockade des Lichtpfads erfolgt die Positionsverfolgung unabhängig durch das Trägheitssystem, um den Verlust von Lageinformationen der chirurgischen Werkzeuge zu vermeiden. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass das hybride Verfolgungssystem unter Blockierungsbedingungen die Winkelabweichungsfehler in den drei Achsen (Root-Mean-Square-Error ≤0,322°, Maximalfehler ≤0,876°) und die Positionsfehler (Root-Mean-Square-Error ≤0,525 mm, Maximalfehler ≤1,385 mm) auf einem niedrigen Niveau hält. Das entworfene System löst das Problem des Navigationsinformationsverlusts durch Verdeckung des Lichtpfads im chirurgischen Navigationssystem, verbessert die Robustheit des Systems und ist von großer Bedeutung für die Förderung der klinischen Anwendung des Systems und die Verbesserung des Behandlungsniveaus in Krankenhäusern.

chirurgische Navigation;optisches Verfolgungssystem;Trägheitssensor;erweiterter Kalman-Filter