产业链上游：光学和电磁跟踪NDI

文章来源：MedRobot

转载要求：首发24小时后可转载，需注明来源

2022年6月，加拿大NDI（Northern Digital Inc.）公司宣布推出升级版Polaris Vega® XT光学跟踪器，新一代产品具有高达400 Hz的测量速率和低于3毫秒的延迟。

“升级后的Polaris Vega XT对于OEM机器人手术系统和软件，高速跟踪和低延迟至关重要，Vega XT现在为行业提供了一流的性能和可靠性。”

NDI是光学和电磁测量跟踪解决方案的供应商，于1981年由滑铁卢大学的毕业生创立。建立之初，NDI是为工业测量应用设计定制的科学仪器，在意识到他们技术具有进一步的潜力之后，NDI开始设计一种用于人体运动跟踪的光学测量系统。

1984年，该公司推出了第一代3D实时光学测量产品WATSMART。

随后，NDI于1990年推出Optotrak光学跟踪系统，并迅速发展成为3D光学跟踪系统的市场领导者。该系统基于专门的传感器技术和专有的光学设计，跟踪附着在对象上的小型红外标记，从而可以进行实时高精度的3D和6DOF测量。

Polaris光学跟踪系统于1996年推出，是一种用于定位的小型、轻便且具有成本效益的测量解决方案。Polaris主要集成到用于颅骨、脊柱和骨科应用的OEM计算机辅助手术中。不断的添加和改进使 Polaris 系统发展成为今天的完整产品套件。

NDI开始向全球扩张，于2001年在德国，开设办事处；

2002年，NDI在中国开设办事处。

2003年，NDI推出了Aurora电磁测量系统，该系统可以在视线被遮挡的情况下进行3D测量。

NDI于2011年被Roper Technologies收购。次年，Ascension Technology Corporation被 Roper Technologies收购，使其成为NDI的附属公司。随着Ascension的加入，NDI 增加了一款电磁测量系统产品——3D Guidance。

01

产品介绍

Polaris Vega系列：

Polaris Vega®光学测量解决方案具有三种型号的光学跟踪器，可集成到OEM手术导航系统的工作流程中：Polaris Vega ST、Polaris Vega VT和Polaris Vega XT。所有三个Polaris Vega 型号共享一个共同的光学测量技术平台，使用近红外（IR）光通过附加的导航标记跟踪OEM 手术器械的实时位置。

Polaris Vega ST是该系列第一代产品，最高测量速率为60Hz，在60Hz下的平均延迟低于16ms，测量精度为0.12mm RMS。该产品具有辐射硬化保护，通过屏蔽处理器和改进的内存管理保护光学跟踪器免受伽马和中子辐射影响。

Polaris VegaVT将近红外光学测量与实时视频结合，使用第三方流媒体客户端提供高清摄像机的实时视图，因此也支持叠加增强现实技术。该产品的最高测量速率仍为60Hz，在60Hz下的平均延迟低于16ms，测量精度为0.12mm RMS。

Polaris Vega XT具有更高的测量精度、高速跟踪速率和低延迟特点。当用作OEM机器人辅助手术系统的组件时，Polaris Vega XT可以通过附加的导航标记跟踪机器人底座和末端执行器在3D空间中的位置。标记也可以连接到手持式OEM手术器械上。Polaris Vega XT可以在同一程序中，在同一坐标系内实时跟踪机器人、手术器械和患者。每个被跟踪对象的位置和方向由它们不同的标记配置唯一标识，并在OEM主机界面中即时定位和可视化。

• 更快的测量速率：Polaris Vega XT的最大帧速率提高到400 Hz，延迟降低到3毫秒以下，这允许在机器人控制系统内快速有效地传输跟踪数据。即使在视图中有多个跟踪工具时，帧速率也保持不变。

• 新的通信协议：Polaris Vega XT光学跟踪器现在支持TCP和UDP网络通信方法，可通过API进行选择，UDP的添加为无线主机通信提供了更好的选择。

• 卓越的测量精度：Polaris Vega XT的精度达到了0.12 mm RMS，且噪音极小。硬件特性和工厂校准得到了优化，保证了高度可重复和可靠的测量准确性。

• 易于集成：Polaris Vega XT包括软件、源代码和API工具，可简化工具的设计和开发，并加快与OEM软件应用程序的集成。该软件套件支持系统诊断和维护的程序。

Polaris Vicra®系列：

该系列是适用于小型OEM仪器的紧凑型光学跟踪器，为狭窄的跟踪区域带来卓越的测量精度和可靠性，目前只有一代产品。Polaris Vicra与所有Polaris光学跟踪器具有相同的可靠测量性能，但外形尺寸更小，用于更小的仪器设备或手术空间有限的工作中。

Polaris Vicra的最大帧率只有20Hz，测量精度为0.25mm RMS，但重量仅为0.8公斤（Polaris Vega XT的重量为1.7公斤）。

Aurora®：

Aurora® 电磁跟踪解决方案提供了对微型传感器的实时跟踪，这些微型传感器可以嵌入到刚性和柔性OEM医疗仪器中，例如超声探头、内窥镜、导管、导丝。使用Aurora®电磁跟踪解决方案，无需视线即可通过扭曲的解剖区域对仪器进行体内跟踪。

Aurora的位置测量精度最高可达0.7mm，姿态测量精度最高可达0.3°，测量速率为40Hz。

3D Guidance®：

3D Guidance是电磁跟踪解决方案，跟踪6DOF传感器，这些传感器可以嵌入到OEM仪器中，例如超声探头、刚性和柔性范围以及腹腔镜工具。即使传感器不在视线范围内，也可以透过解剖结构保持连续的体内跟踪。该产品的低延迟和快速更新率可以确保在OEM主机界面中即时跟踪和可视化最细微的工具移动。

3D Guidance产品套件包括三个主要组件：电子单元、传感器和发射器。

trakSTAR是一款带有集成电源的桌面电子装置，可同时跟踪多达四个6DOF传感器，将传感器跟踪数据计算为位置和旋转矩阵，并与主机应用程序接口。

driveBAY是一个嵌入式电子单元，可安装到PC机箱中，从主机获取电力，功能与trakSTAR相同。

中程/短程发射器可以发射低强度、随时间变化的EM场。

传感器由一组小线圈组成，当传感器进入EM场时，其中会感应出小电流（信号）。传感器充当测量体积内的定位点。传感器已完全组装好，随时可用。

02

应用场景

光学跟踪应用场景：

电磁跟踪应用场景：