NDI 光学位置追踪

::产品概述::
 

NDI 光学测量系统
 

在计算机辅助外科手术和治疗系统中跟踪手术工具时，可在一个较大的测量范围内达到卓越的准确度和精度。
 

Polaris光学跟踪系统

通过先进的光学测量技术用于跟踪附在外科手术工具上的有源或无源标记，从而确定三维位置和方向，提供了卓越的准确性和可靠性。

Polaris配件

定制Polaris®Spectra®和Polaris®Vicra®光学跟踪解决方案与配件，扩大测量应用的可能性。

Polaris功能

下面为Polaris Spectra和Polaris Vicra光学测量系统所具备优越性的一个概述。除非另有说明，所有功能均适用于这两个系统。

卓越的精确度

• 先进的跟踪算法提供出色的精度
• 可选的精度评估套件（AAK）可进行快速的现场精确性评估

多个测量范围

测量范围指的是工具所跟踪的区域（NDI精度标准内）。

Polaris Spectra

Polaris Vicra

系统预热时间短

• 需要最多十分钟时间预热就能进行可靠、准确的跟踪

冲击警报

• 当系统受到冲击过高时，系统碰撞传感器将被触发并发出警告信号
• 系统警告建议执行一次AAK检查系统的准确性

工作温度范围范围广

• 能保证系统跟踪精度的外界温度范围为Polaris Spectra+10℃至+40℃，Polaris Vicra+10℃至+30℃
• 该温度范围无需调整即可获得

定位激光器（Polaris Spectra）

• Polaris Spectra可配置可选的集成定位激光器
• 帮助用户将定位传感器调整到测量区中

紧凑轻巧

• Polaris Vicra 位置传感器规格为273毫米x 69毫米x 69毫米（长x宽x高），重量只有0.80公斤
• 小巧轻便，方便用户将系统直接安装在病人检查台或整合到其他硬件系统中

小几何工具（Polaris Vicra）

• 新一代的跟踪工具也同样小巧轻便
• Polaris Vicra 可以测量比当前Polaris系统更小的工具
• 使Polaris Vicra 可跟踪比目前应用在人工学意义上更小巧轻质的手术器械

稳定性

• 具有机械耐用性，能够承受医疗应用环境中各种因素的影响
• 系统重新定位以获得持续影响

维护和诊断

• 快速和易于使用的故障排除实用程序
• 简单的界面，便于收集基本数据
• 轻松的背景干扰检测

易于集成

• 应用程序界面（API）有助于便捷的特定应用软件开发
• 应用程序界面由一组内置的约60个命令组成，用于控制Polaris系统
• Polaris使用参数来设定值和警报，包括冲击状态，温度及硬件故障

有源和无源跟踪

所有Polaris系统可以跟踪有源和无源工具。Polaris Vicra 和无源Polaris Spectra只能跟踪无源和有源无线工具。混合Polaris Spectra可跟踪有源、无源和有源无线工具。

NDI的研究已经表明，有源和无源的标记跟踪在准确性方面不相上下。

Polaris系统

选择一个Polaris系统

Polaris Spectra和Polaris Vicra 两个系统均基于相同的核心技术。在选择哪个系统最合适时，应考虑选择以下因素：

• 需要的跟踪范围
• 要求的采样频率
• 被测工具的类型和数量
• 空间限制和系统安放位置
• 与Polaris系统的集成/兼容性

有关Polaris Spectra和Polaris Vicra 系统之间的更多差异和相似之处，请参见下表。
 

配置

Polaris系统有三种配置：无源混合Polaris Spectra系统，无源 Polaris Spectra系统，以及Polaris Vicra 系统。请参阅选择一个Polaris系统，以帮助您根据特定应用选择正确的系统。

混合Polaris Spectra系统

混合Polaris Spectra系统可测量有源、有源无线或无源的工具。该系统由一个位置传感器，系统控制单元（SCU），可选频闪仪和电缆组成。

无源 Polaris Spectra系统

无源 Polaris Spectra系统可以测量有源无线或无源的工具。该系统由一个位置传感器，一个主机USB转换器，一个电源适配器和电缆组成。

Polaris Vicra 系统

Polaris Vicra 系统具跟踪范围小于Polaris Spectra系统，可以测量有源无线或无源的工具。Polaris Vicra 系统由一个位置传感器，一个主机USB转换器，一个电源适配器和电缆组成。

软件
以下为Polaris Spectra和Polaris Vicra光学跟踪系统可用的软件工具。NDI Polaris Spectra和Polaris Vicra 系统配备NDI Toolbox软件和一个应用程序界面（API）。

NDI ToolBox

NDI ToolBox是Polaris Spectra和Polaris Vicra 系统集诊断、维护、测试、开发支持于一体的控制软件。通过NDI ToolBox提供的一些工具包括：

配置实用工具

• 查看系统配置
• 更改/更新系统设置
• 快速识别问题

ToolTracker实用工具

• 查看工具在跟踪范围内的定位
• 执行数据收集
• 查看大小，形状，以及跟踪范围的边界

图像捕获实用工具

• 轻松查看标记的位置
• 检查潜在干扰的背景

NDI 6D Architect

• NDI 6D Architect是一个软件工具，简化了工具表征的过程并能创建工具定义文件。
• 该程序可以很轻松地转换和处理信息，包括视图、定位，并对6D Architect主要窗口内的标记重命名。

应用程序界面（API）

• API遵循成熟和广泛接受的Polaris API，与Polaris固件版本2X完全兼容。
• 该API可将系统轻松集成到您的具体应用当中。

跟踪范围

跟踪范围是指工具可被跟踪到的范围。

Polaris技术

光学测量的目的是在一个规定坐标系中计算对象或工具的位置和方位。光学跟踪使用位置传感器检测固定到一个工具或对象上的红外发光或反光标记。该位置传感器可基于从这些标记物接收的信息计算工具的位置和方向。有两种类型的标记可以在光学跟踪中使用，包括：
 

• 有源标记：红外发光标记，由电信号来激活。
• 无源标记：球形、反光标记，反射照明器发射在位置传感器上的红外光。

NDI的Polaris Spectra和Polaris Vicra 使用光学测量，并集成到医疗解决方案中广泛应用于计算机辅助疗法，从种植体植入到放射治疗，人工学研究及神经外科手术。

NDI的Polaris系列光电跟踪的产品所提供的优势包括：

• 大工作范围
• 小巧、便携的解决方案
• 能够同时跟踪有源和无源标记
• 高测量精度（可达0.3mm RMS）
• 广泛工作温度范围内的精确测量
• 能够进行快速的现场准确性评估

Polaris应用

受全球医疗设备制造商的广泛信赖，超过11,000 个Polaris系统在各种手术中应用，提供准确、灵活、可靠的测量解决方案，并可为特定应用轻松定制。Polaris有着为世界各地的研究机构，创新人员，及医疗设备制造商提供优质服务的悠久历史。

Polaris：全球领先的计算机辅助手术和治疗系统内的核心3D测量技术。

Polaris光学跟踪应用的例子包括：

• 计算机辅助疗法
• 种植牙
• 耳，鼻，喉和手术
• 集成医疗机器人
• 神经外科
• 骨科
• PET程序
• 图像引导放射治疗（IGRT）
• 脊柱外科
• 经颅磁刺激

Polaris配件

定制Polaris®Spectra®和Polaris®Vicra®光学跟踪解决方案与配件，扩大测量应用的可能性。

Polaris工具类型

为了满足特定的应用要求，NDI提供三种类型的光学追踪技术：无源，有源，和有源无线。无源和有源无线工具由Polaris Vicra®或无源 Polaris Spectra®系统跟踪，而无源、有源无线和有源工具由混合Polaris Spectra ® 跟踪。

NDI可以帮助您选择最适合您的应用的最佳技术，同时综合考虑到每个工具的以下几个关键点和差异。

无源
 

• 无源工具为使用球形、反光标记，反射照明器发射在位置传感器上的红外光
• 工具是无线
• 提供简单的工具结构
• 要求每个工具都有一个唯一的几何形状标记，可形成更大的工具尺寸
• 无源球状标记需要在一次性使用后更换
• 手术中难以清洁的无源球状标记

有源

• 有源工具结合通过电流激活的红外发光标记
• 工具连接到系统
• 相比无源工具配置更复杂
• 工具可以很小，因为相同的几何形状可以多次使用
• 标记具有有限的使用次数，不可替代
• 标记可以轻松清洗
• 可以集成开关和可见LED
• 工具定义文件可以编入工具中

有源无线

• 活动的无线工具结合电流激活的红外发光标记
• 工具为无线
• 标记可以很容易地清洗
• 工具可以通过所连接的设备供电
• 要求每个工具都有一个唯一的几何形状标记，可形成更大的工具尺寸
• 使用电池存在杀菌和废弃处理的挑战
• 需要额外的硬件如微控制器
• 配置最复杂

刚体

*开发级 设备

4个有源标记Planar刚体

• 4个有源标记安装在一个Planar刚体上
• 65毫米x 65毫米
• 两个细长孔用于安装

刚体1 – 仅适用于Polaris Vicra

• 单面刚性，30毫米的最小标记间距
• 刚体仅用于Polaris Vicra
• 注：该几何工具过于小巧，不能用于PolarisPolaris或Spectra跟踪

刚体2

• 单面刚体，50毫米的最小标记间距
• 这一刚体可用于所有Polaris系统

刚体3

• 单面刚体，50毫米的最小标记间距（独特于刚体2）
• 这一刚体可用于所有Polaris系统

位置传感器

位置传感器发出红外光进行无源跟踪，同时检测有源标记位置并计算工具变换和单独标记的三维位置。位置传感器还具有LED指示灯，提供电源、状态和错误信息。Spectra®Polaris位置传感器还可以包含一个可选的定位激光器。

4-标记探针

有源探针

• 4个有源标记使用一个连接的探针安装一个平面刚体上
• 探针长度 - 105毫米

无源探针

• 该探针工具设计为测量腔室和狭窄的通道
• 该探针可与所有Polaris系统使用

频闪仪

频闪仪工具是一个可选附件，使您连接多达三个额外的有源工具和一个GPIO设备。其便携性允许连接靠近工作区的工具。第二个频闪仪可以菊花链连接到第一个频闪仪，添加额外的端口。频闪仪结合LED指示灯显示电源、状态和错误信息。 * 用于混合Spectra系统

SCU
 

Polaris®系统控制单元（SCU）用于混合Polaris Spectra®系统。提供位置传感器、频闪仪和工具，以及主机计算机之间的接口。三种有源工具可以同时直接连接到SCU。 SCU还集成了一个GPIO端口，用于连接其他设备，如脚踏开关以及一个扩展端口用于连接频闪仪，通过其可以连接更多的有源工具和/或GPIO设备。SCU集成了LED指示灯显示电源、状态和错误信息。

Radix镜头

光学跟踪目前应用于标记物坚固耐用，可抵抗液体和组织污染的环境。此外还需便于清洁，能够迅速继续跟踪。 NDI Radix™ 镜头设计为响应这些新的要求。Radix镜头设计为结合Polaris™和Polaris™ Spectra系统使用，镜头具有光滑的塑料表面，可自然排放液体，并且易于擦拭以继续跟踪。Radix镜头独一无二的特征使其具有抵抗局部遮挡的固有性能，进一步增强了产品稳健的性能特点。NDI Radix镜头的特征包括：

• 便于在恶劣环境下精确的光学跟踪
• 固体污染容易识别并清除，更有效的恢复跟踪
• 部分遮挡对跟踪性能具有最小的影响
• 最大限度地减少对手术过程的干扰
• 超薄标记消除了平面、多标记工具上标记之间的干扰

局部遮挡

Radix镜头具有独特的性能，能够固有抵抗局部遮挡。无源球体部分遮挡通常会造成一个工具停止跟踪。 覆盖Radix镜头一侧的部分遮挡将反射在相反侧。由于这一对称闭塞，标记质心受到的影响不大，因此，跟踪损失的可能性较小。

偏离角视觉

工具集成

相比NDI无源球，Radix镜头不能直接以所提供的形式进行使用。Radix镜头必须首先安装至一个工具或安装基座，然后再连接到无源工具。请联络 有关Radix镜头与无源工具整合的详细信息请联系NDI 获知。

*Radix镜头不属于标准医疗器械。

AAK

aakbar-smNDI的精度评估套件（AAK）帮助用户确定Polaris Spectra或Polaris Vicra 位置传感器是否应返回NDI重新鉴定。该套件可以在现场使用，整个过程需要不到15分钟。

::产品规格::

::应用范围::

适用于计算机辅助疗法、种植牙、耳，鼻，喉和手术、集成医疗机器人、神经外科、骨科、PET程序、图像引导放射治疗（IGRT）、脊柱外科、经颅磁刺激等诸多领域。

::技术特征::

• 卓越的精确度先进的跟踪算法提供出色的精度
• 可选的精度评估套件（AAK）可进行快速的现场精确性评估
• 系统预热时间短
• 工作温度范围范围广
• 当系统受到冲击过高时，系统碰撞传感器将被触发并发出警告信号
• Polaris Vicra 位置传感器规格为273毫米x 69毫米x 69毫米（长x宽x高），重量只有0.80公斤
• 小巧轻便，方便用户将系统直接安装在病人检查台或整合到其他硬件系统中
• 具有机械耐用性，能够承受医疗应用环境中各种因素的影响
• 系统重新定位以获得持续影响
• 快速和易于使用的故障排除实用程序
• 简单的界面，便于收集基本数据
• 轻松的背景干扰检测
• 应用程序界面（API）有助于便捷的特定应用软件开发
• 应用程序界面由一组内置的约60个命令组成，用于控制Polaris系统
• Polaris使用参数来设定值和警报，包括冲击状态，温度及硬件故障

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