在精准医疗导航系统中，结构光三维成像技术是实现术中实时、非接触式组织表面重建的关键，目前在术中主要体现在注册配准和增强现实两个方面。
结构光技术主要基于光学三角测量原理，通过拍摄主动投射到患者头面部的条纹状光线来获取患者面部深度信息，并对多次、多角度拍摄的信息进行智能整合，从而获得患者头面部海量三维点云数据。
光源波长的选择，不仅影响三维成像的效果与适用环境，更是决定系统性能边界及应用场景的核心因素。当前，红外结构光与蓝光结构光是该领域的主流技术，各自具有明确的技术特性与适配场景。
PART 01
一、 红外结构光的技术特性
红外结构光常采用近红外820-950nm不可见光波段光源，通过衍射光学元件或光栅等器件，生成散斑或条纹等结构化图案并投射至目标，具备多项核心优势。
红外结构光具有优异的生物安全性，“无光感”扫描对人眼刺激小、舒适度高，依据 IEC 60825-1 国际激光安全标准，人眼视网膜对红外光敏感度较低，在同等辐照度下损伤风险远低于可见光，无需复杂防护即可满足长时间手术需求，并可同步采集患者眼部体感等数据，实现全维度患者状态监测。该技术还能有效获取头发及细小绒毛的三维数据，解决常见扫描难点。
同时，红外结构光的场景与材质兼容性强，既适合全身或大面积局部的快速建模，也适配多尺寸、多材质、多场景的扫描需求。在色彩还原方面，红外结构光具有出色的彩色获取能力，结合先进纹理映射算法能够真实重现物体全彩信息。
此外，红外结构光具有良好的组织穿透性与医疗环境适应性。血红蛋白对红外光吸收较弱，散射少，穿透性较好，即便在术野存在少量渗血、组织液或生理盐水的情况下，信号仍能保持稳定，受干扰小，从而使系统在真实手术环境中表现出更强的鲁棒性与可靠性。
红外结构光对人体进行三维扫描
红外结构光存在一定的技术局限：一是受较长波长带来的衍射效应影响，其理论极限分辨率通常低于短波长光源，物理上限制了理论极限精度，但该限制可通过优化光学设计和算法进行补偿，成熟系统已能稳定满足绝大多数亚毫米级至毫米级的临床定位需求；二是红外光源本身噪声较大，在微小血管或骨结构等精细特征的初始辨识精度上可能弱于部分可见光方案，需借助先进的扫描与处理算法进一步提升细节表现。
PART 02
二、 蓝光结构光的技术特性
蓝光结构光工作在 400-480nm 的可见光波段，包含光栅与散斑两种主要技术形态，旨在实现高精度重建点云数据的采集。
蓝光结构光的理论分辨率较高，根据光学衍射理论，更短的波长有助于实现更高的理论空间分辨率极限，能够分辨更细微的表面特征、捕获更锐利的边缘，对需要辨识微小结构的场景具有理论优势；同时，蓝光结构光的抗环境光干扰能力较强，可有效避免外部环境影响，保证数据质量和精度稳定性。该技术具有流畅的数据扫描能力，配合先进算法与稳定采集器件，可实现手持式、高效率的数据获取，在近距离下能还原中小物体丰富的表面细节。
蓝光结构光在工业检测中对零部件三维扫描
蓝光结构光存在对医疗环境敏感的局限，其波长短，易被血液吸收，在湿润组织表面易发生强散射，微小的血污或液体覆盖会发生衰减甚至阻断蓝光信号，导致重建失败或产生精度误差，因此要求术野保持高度干燥与清洁。在生物安全方面，蓝光能量较高，对视网膜存在潜在损伤风险，在医疗应用中需遵循严格的安全等级设计标准，集成功率监控与安全防护机制，这也在一定程度上增加了系统的复杂性与成本。
PART 03
三、 医疗场景的理性选择
在医疗导航领域，红外结构光与蓝光结构光的选择，核心在于解决实际临床问题的有效性与可靠性，而非个别参数的对比。
蓝光结构光分辨率高，专精于静态场景的高精度三维重建。为最大限度地抑制环境光影响、提升信噪比与测量精度，常采用同步脉冲模式快速切换编码图案，工作时呈现快速“闪烁” 状态，而非“常亮”模式输出连续深度流。
蓝光结构光可重建出高精度和高分辨率的模型用于三维测量。它通常仅支持三维重建，无法实现实时动态追踪。由于采用多帧采集并伴随复杂计算，其数据输出频率较低、延迟较高，难以满足外科医疗场景对低延迟、高帧率追踪的需求，主要应用于工业检测、文物数字化等三维扫描领域。
红外结构光则专注于动态场景的实时三维感知与交互，通过持续投射不可见的固定编码图案，单帧即可快速解算深度图。尽管其单帧精度和分辨率略低于蓝光结构光，却能实现高帧率、低延迟的深度流输出。
红外结构光的核心优势是兼具三维重建与实时动态追踪能力。它在实时三维重建场景中可为器械或患者的追踪提供关键深度信息，在对追踪精度和速度要求较高的医疗导航场景中，可结合被动反光标记球构建红外光学追踪系统，实现高精度定位与实时追踪。
红外结构光的不可见特性可让系统长期稳定 “常亮” 工作，避免患者或医护人员产生眩光不适，这也是其适配医疗、交互等需要长期运行场景的关键所在，可广泛应用于骨科、神经外科、口腔、经颅磁等多类医疗导航领域。
结构光选择的关键在于精准匹配医疗场景的刚性需求。这场“光之博弈”没有绝对的胜者，其最终决策始终在于临床。
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