无标记多摄像头增强现实导航系统:提升穿刺手术精准度的创新方案

【字体: 时间:2025年07月13日 来源:International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 2.3

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  为解决传统增强现实(AR)导航系统依赖患者特异性标记、术前校准繁琐的问题,研究人员开发了基于多摄像头和天花板标记的创新AR系统。通过分层优化框架和深度学习技术,实现了3.72±1.21 mm的穿刺精度,较传统方法节省20秒操作时间,并能校正患者移动导致的0.38像素位置误差和0.51°角度偏差,为临床穿刺手术提供了高效精准的导航方案。

  

这项突破性研究展示了一种革命性的增强现实(AR)导航技术,彻底改变了传统穿刺手术的操作范式。科研团队巧妙利用天花板固定标记与医疗影像设备的空间映射,构建了无需患者特异性标记的多摄像头AR导航系统。

关键技术突破包含三个层面:
1)采用分层优化框架同步实现标记映射与多摄像头校准
2)运用深度学习提升标记检测和配准精度
3)创新性开发基于视觉的姿态补偿算法,有效抵消患者移动造成的误差(平均位置误差仅0.38像素,角度偏差0.51°

在仿体实验和临床模拟中,该系统展现出卓越性能:
• 穿刺精度达3.72±1.21 mm
• 较传统标记法缩短20秒操作时间
• 显著降低对术前校准的依赖

这项技术突破不仅解决了AR导航系统临床应用的重大瓶颈,其无标记设计、成本效益和适应性强等特点,更使其成为从高端医疗中心到基层医院都可部署的普适性解决方案,为穿刺活检(biopsy)和消融(ablation)等关键手术带来精准度与效率的双重提升。

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