수술 내비게이션 시스템의 임상 적용 과정에서 미세침습 수술 작업 공간이 좁아 빛 경로가 차단되어 내비게이션 자세 정보 손실 문제가 발생하기 쉬워 수술 내비게이션 시스템의 임상 적용이 제한됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 간접 확장 칼만 필터 기반의 광학-관성 혼합 자세 추적 알고리즘이 제안되었습니다. 상태 방정식으로서 구축된 오차 모델을 사용하고, 광학 시스템을 통해 획득한 자세를 측정 방정식으로 구성하여 확장 칼만 필터에 적용하여 상태 예측 및 측정 업데이트를 수행합니다. 빛 경로가 차단되지 않을 때는 광학 시스템에 의해 관성 추적 시스템의 오차를 보정하고 보상하며, 빛 경로가 차단될 때는 관성 추적 시스템이 독립적으로 자세 추적을 수행하여 수술 도구 자세 정보 손실을 방지합니다. 실험 결과, 차단 상황에서 혼합 추적 시스템은 세 축 방향의 자세 각도 오차(RMSE ≤0.322°, 최대 오차 ≤0.876°)와 위치 오차(RMSE ≤0.525 mm, 최대 오차 ≤1.385 mm)를 낮은 수준으로 유지함을 보여줍니다. 설계된 시스템은 수술 내비게이션 시스템에서 빛 경로 차단으로 인한 내비게이션 정보 손실 문제를 해결하여 내비게이션 시스템의 견고성을 향상시키며, 수술 내비게이션 시스템의 임상 적용 확대와 병원 치료 수준 향상에 중요한 의의를 가집니다.

수술 내비게이션;광학 추적 시스템;관성 센서;확장 칼만 필터