O sistema de navegação cirúrgica óptica em operações microinvasivas complexas é suscetível a múltiplas interferências, como tremores fisiológicos do paciente, vibrações do equipamento e ruído de imagem, resultando em oscilações de posicionamento e descontinuidades de trajetória. Para abordar o problema de estabilidade do sistema causado pelo ruído oriundo dessas múltiplas fontes de interferência e pela incerteza do modelo do sistema, é proposto um método de localização e guiamento de instrumentos cirúrgicos baseado em filtragem adaptativa de forte acompanhamento, visando melhorar a estabilidade e confiabilidade do sistema de navegação cirúrgica óptica. No domínio da posição, utiliza-se o filtro de Kalman robusto de forte acompanhamento com ajuste adaptativo da matriz de ruído baseado em estatísticas de erro, que reforça a supressão de ruídos repentinos e deriva; no domínio da atitude, é aplicado um filtro de Kalman não linear baseado em quaternions para evitar erros de linearização e manter a normalização dos quaternions. Para aprimorar ainda mais o efeito de suavização, um pré-processamento de média móvel é adicionado na entrada de posição, combinando estabilidade em baixas frequências e capacidade de supressão em altas frequências. Os resultados experimentais mostram que o método proposto supera significativamente os métodos relacionados em desempenho geral. No rastreamento de atitude, o erro quadrático médio do ângulo foi reduzido entre 50% e 79% em comparação com métodos concorrentes; no rastreamento de posição, o resíduo da tendência total foi reduzido entre 5% e 20% em relação ao filtro de Kalman, alcançando o equilíbrio ideal entre supressão de ruído de alta frequência e estabilidade da resposta dinâmica. O método proposto neste artigo apresenta resultados experimentais significativos na supressão de pequenas perturbações, estabilidade de atitude e adaptabilidade ao ruído, fornecendo uma base teórica para a navegação médica de alta precisão.

Navegação cirúrgica óptica;Localização de instrumentos cirúrgicos;Filtro de Kalman;Supressão de ruído