В процессе клинического применения хирургической навигационной системы из-за ограниченного пространства для малоинвазивных хирургических операций часто возникает проблема потери информации о положении навигации из-за блокировки оптического пути, что ограничивает применение хирургической навигационной системы в клинике. Для решения этой проблемы предложен гибридный алгоритм отслеживания положения на основе косвенного расширенного фильтра Калмана, объединяющий оптические и инерционные данные. Используя построенную модель ошибки в качестве уравнения состояния, и уравнение измерения, сформированное на основе положения, полученного оптической системой, алгоритм применяется в расширенном фильтре Калмана для прогнозирования состояния и обновления измерений. Когда оптический путь не заблокирован, ошибки инерционной системы отслеживания корректируются и компенсируются оптической системой; при блокировке оптического пути отслеживание положения осуществляется автономно инерционной системой, что позволяет избежать потери информации о положении хирургического инструмента. Результаты экспериментов показывают, что в условиях блокировки смешанная система отслеживания поддерживает ошибку углов ориентации по трем осям (среднеквадратичная ошибка ≤0.322°, максимальная ошибка ≤0.876°) и ошибку положения (среднеквадратичная ошибка ≤0.525 мм, максимальная ошибка ≤1.385 мм) на низком уровне. Разработанная система решает проблему потери навигационной информации из-за блокировки оптического пути хирургической навигационной системы, повышает её устойчивость и имеет важное значение для продвижения клинического применения хирургических навигационных систем и улучшения уровня лечения в больницах.

хирургическая навигация; оптическая система отслеживания; инерционные датчики; расширенный фильтр Калмана