36、生物医学应用中的工具尖端校准与心电图QRS波检测方法

生物医学应用中的工具尖端校准与心电图QRS波检测方法

1. 新型工具尖端校准方法

在生物医学应用里，工具尖端校准是一项关键技术，对于手术导航等任务尤为重要。下面将介绍一种新型的工具尖端校准方法。

1.1 算法原理

该算法的核心是进行4x4矩阵乘法。首先要构建矩阵 $\tilde{A}$，其表达式为：
$\tilde{A}=\begin{bmatrix}
\sum\tilde{R} & \sum\tilde{p} \
0^T & 1
\end{bmatrix}$ (11)
接着将矩阵 $\tilde{A}$ 相乘 $k$ 次，即 $(\tilde{A})^k$。此计算结果为4x4矩阵，取该矩阵的最后一列来表示工具尖端向量。

1.2 实验设置

• 工具与设备 ：
  1. 光学导航系统（Polaris Vicra®，Northern Digital），更新速率为20Hz，通过USB 2.0接口将位置和方向数据传输到PC。
  2. 被动光学导航标记器。
  3. 枢轴体模。
  4. MATLAB® 程序用于计算。
• 实验过程 ：
  实验通过使工具绕枢轴旋转来实现，如图4b所示。使用35个枢轴点收集数据以测试算法。枢轴体模由丙烯酸制成，目的是减少加工过程中的误差，因为加工工具的腐蚀可能导致枢轴尖端错位。每个枢轴点之间的距离为20mm，如图4a所示。对所有3