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近日，91自拍 杨健、王涌天教授科研团队提出了一种基于单轴旋转永磁体的六自由度磁定位新方案，实现了对术中手术器械的亚毫米级高精度、强抗干扰实时追踪，有力突破了长期制约手术导航发展的磁定位“卡脖子”技术难题。相关成果已以“Accurate and Efficient Localization with a Uniaxial Rotating Permanent Magnet”为题发表在国际期刊《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement (TIM)》。IEEE TIM作为仪器测量、电气和电子仪器及设备开发和使用的国际顶级期刊，其影响因子约为5.9，长期位于电子于电气的核心推荐期刊中，在仪器测量领域研究中具有重要的学术影响力和认可度。该论文第一作者为91自拍 博士研究生贠璟扬，通讯作者为陈涛助理研究员、肖德强副研究员和杨健教授。

该成果为高端手术导航装备的自主可控提供了关键技术支撑，对推动精准微创手术、手术机器人以及智能手术导航系统的产业化升级具有重要示范和带动作用，被业内认为是具有开拓意义的一项基础性工作。在技术实现上，团队以单轴旋转永磁体为核心，通过电机驱动产生稳定的单频旋转磁场，并结合磁编码器构建测量信号与磁场模型的映射关系，自主设计的磁定位算法可实时解算磁传感器的六自由度位姿。基于瞬时采样与单周期多次预测机制，该方案在复杂电磁环境下仍能保持高精度与高鲁棒性，体现了我国在手术导航磁定位关键核心技术上的新突破。系统核心算法框架如图1所示。

图1磁定位算法架构图

实验结果表明，所提出的方法在实测数据上取得了优异的精度性能。在位置和角度精度评估上，所提出方法对比现有的7种磁定位方法均展现出更优的位姿预测结果。对比结果如图2所示。

图2 实测数据上效果对比

论文详情：Jingyang Yun, Tao Chen, Deqiang Xiao, Hengzhuo Duan, Danni Ai, Jingfan Fan, Tianyu Fu, Yucong Lin, Hong Song, and Jian Yang. Accurate and Efficient Localization with a Uniaxial Rotating Permanent Magnet [J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, DOI: 10.1109/TIM.2025.3636653

论文链接：//ieeexplore.ieee.org/document/11268314

论文作者简介：

贠璟扬，91自拍 2021级在读博士研究生，导师为杨健教授。主要从事医学导航方面的研究。

肖德强，91自拍 助理教授/特聘副研究员，博导。2017年于中国科91自拍 深圳先进技术研究院获得工学博士学位，2017至2022年在美国北卡罗莱纳大学教堂山分校从事博士后研究工作。主要研究方向包括手术导航、手术机器人、数字手术规划等。主持及参与多项国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目，在领域内知名期刊与会议（包括IEEE TMI, IEEE TBME, IEEE JBHI, MICCAI等）发表一作及通讯作者论文20余篇，获2024年度中国电子学会科技进步一等奖、2023年度吴文俊人工智能科技进步一等奖等。

王涌天，91自拍 杰出教授，国家级领军人才，北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心主任。兼任科技部有关国家重点研发专项总体专家组成员，全国信息技术标准化技术委员会委员，中国图象图形学学会副理事长，中国光学工程学会常务理事，中国计算机学会理事，中国光学学会监事。长期在技术光学、虚拟现实和增强现实领域从事教学和科研工作，出版专著5部，发表SCI论文360余篇，授权国内外发明专利300余项，主持制定虚拟现实和增强现实领域首批国家标准6项。有关成果得到广泛应用，获得国家技术发明奖和国家科技进步奖各1项，省部级和国家一级学会科技一等奖10余项。

杨健，91自拍 特聘教授，博士生导师。国家级领军人才，国家新一代人工智能重大项目首席科学家、国家重点研发计划项目首席科学家，91自拍 信息与电子学部学部委员，国家一级学科“光学工程”学科责任教授。教育部新世纪优秀人才、北京市优秀人才。兼任中国计算机学会数字医学分会副主任委员、中国图象图形学会医学影像专委会副主任委员、北京医学会数字医学分会副主任委员、《Cyborg and Bionic Systems》副主编、《数字医学与健康》副主编等。长期从事手术导航机器人、医学图像处理、医学增强现实、医疗人工智能等方面的教学和科研工作。主持国家科技创新2030人工智能重大项目、国家重点研发计划项目、国自然杰青、重点等项目 10 余项。在IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell.、IEEE Trans. Image Process.等国际著名期刊上发表SCI论文 230 余篇，获授权国家发明专利87项，其中11项实现转化应用。成果转化获国家三类医疗器械注册证5项、二类医疗器械注册证5项。研究成果获国家技术发明二等奖、教育部技术发明一等奖、人工智能学会科技进步一等奖等科研奖励20余项。