복잡한 미세 침습 수술에서 광학 수술 내비게이션 시스템은 환자의 생리적 떨림, 장비 진동 및 영상 노이즈와 같은 다양한 간섭원에 쉽게 영향을 받아 위치 떨림 및 경로 불연속이 발생한다. 이러한 다중 간섭원에서 발생하는 노이즈와 시스템 모델 불확실성으로 인한 시스템 안정성 부족 문제를 해결하기 위해, 적응형 강 추적 필터 기반의 수술 기구 위치 추적 및 유도 방법을 제안하여 광학 수술 내비게이션 시스템의 안정성과 신뢰성을 향상시켰다. 위치 영역에서는 오차 통계에 기반한 노이즈 행렬을 적응적으로 조정하는 강 추적 칼만 필터를 적용하여 급변 노이즈 및 드리프트 억제 능력을 강화하였고, 자세 영역에서는 사원수 비선형 칼만 필터를 사용하여 선형화 오차를 방지하고 사원수 정규화를 유지하였다. 부드러운 효과를 더욱 향상시키기 위해 위치 입력단에 이동 평균 전처리를 추가하여 저주파 정상 상태 안정성과 고주파 억제 능력의 결합을 실현하였다. 실험 결과 제안된 방법이 관련 문헌 방법 대비 종합 성능에서 유의미하게 우수함을 보여주었다. 자세 추적 측면에서 각도 평균 제곱근 오차는 비교 방법 대비 50%~79% 감소하였으며, 위치 추적 측면에서는 전체 추세 잔차가 칼만 필터 대비 5%~20% 추가 감소하여 고주파 노이즈 억제와 동적 응답 안정성의 최적 균형을 달성하였다. 본 논문에서 제안한 방법은 미세한 교란 억제, 자세 안정성 및 노이즈 적응성 측면에서 유의미한 실험 결과를 도출하여 고정밀 의료 내비게이션에 이론적 기반을 제공한다.

광학 수술 내비게이션;수술 기구 위치 추적;칼만 필터;노이즈 억제