机器人辅助超声探头校准：为图像引导干预带来精准与高效

目前，超声探头校准和配准常依赖人工，繁琐耗时且效果欠佳。研究人员开展了可追踪超声探头自动校准方法的研究。结果显示，该方法与手动超声特征分割效果相当，实现了全自动校准，有助于简化可追踪超声探头的使用流程。

　　在医学领域，可追踪超声探头（Trackable ultrasound probes）能助力超声引导手术，通过实时融合增强超声图像和实时视频流，辅助外科医生精准定位器官内病变。然而，当前超声探头与超声图像的校准和配准过程多为手动操作，既耗费人力又耗时，效果也不理想。技术人员需手动操控触针（stylus），在超声探头成像平面内变换各种姿态，以在超声图像中检测其尖端位置。为解决这一难题，研究人员利用机器人操纵器（KUKA LBR iiwa 7）来执行触针运动，省去了手动定位探头的繁琐步骤；将六自由度电磁跟踪器（6 - degree - of - freedom electromagnetic tracker）集成到超声探头中，实现实时姿态和方向跟踪；还开发了特征检测算法，从记录的超声图像中有效识别触针尖端在平面内的坐标，便于自动选择校准对应点。研究结果表明，该系统与手动超声特征分割的表现相当，平均重投影误差为 0.38 mm，手动选取地标误差为 0.34 mm；手动分割的图像平面重建误差为 0.80°，自动分割为 0.20°。这一系统实现了完全自动化校准，且精度与现有先进方法持平，在超声探头灭菌后重新校准（当电磁跟踪器为外部连接，需拆卸进行清洁和灭菌时）以及大规模生产带有嵌入式跟踪器的超声探头出厂校准时，都能简化流程。