手術ナビゲーションシステムの臨床応用過程において、低侵襲手術の操作空間が狭いため、光路が遮られナビゲーション姿勢情報の喪失問題が発生しやすく、手術ナビゲーションシステムの臨床応用が制限されています。この問題に対して、間接拡張カルマンフィルタに基づく光学-慣性混合姿勢追跡アルゴリズムが提案されました。構築した誤差モデルを状態方程式として使用し、光学システムから得られた姿勢を測定方程式として構築し、拡張カルマンフィルタに適用して状態予測と測定更新を行います。光路が遮られていない場合は、光学システムによって慣性追跡システムの誤差を補正・補償し、光路が遮られている場合は、慣性追跡システムが独立して姿勢追跡を行い、手術器具の姿勢情報の喪失を防ぎます。実験結果は、遮蔽状況下で混合追跡システムが三軸方向の姿勢角誤差（RMSE ≤0.322°、最大誤差 ≤0.876°）および位置誤差（RMSE ≤0.525 mm、最大誤差 ≤1.385 mm）を低いレベルに保つことを示しています。設計されたシステムは、手術ナビゲーションシステムにおける光路遮蔽によるナビゲーション情報の喪失問題を解決し、手術ナビゲーションシステムのロバスト性を向上させ、臨床応用の推進および病院の治療レベルの向上に重要な意義を持ちます。

手術ナビゲーション;光学追跡システム;慣性センサー;拡張カルマンフィルタ