Page 51 - 《中国医疗器械杂志》2025年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025 年 第49卷 第2期

综 合 评 述

术模拟器存在的伦理等问题。因此，本文从双目内 2.2 手术导航
窥镜图像下三维重建技术在病灶评估与测量、手术 内窥镜手术导航系统是实现精准医疗、提高手
导航、手术场景感知和教育培训四个方面的应用进 术操作安全性的重要手段，三维重建技术提取器官
行综述。 组织表面的深度信息，可以扩展医师的手术视野，

2.1 病灶评估与测量 同时结合器械跟踪、相机姿态分析等关键技术，为
传统的内窥镜只能提供二维图像，而在内窥镜 手术机器人的精准定位、病灶识别等功能提供支持。
[42]
检查中，息肉等病灶大小的准确性对于临床诊断具 早在1998年就有文章 提出将腹腔镜下的三维
可视化系统与增强现实（augmented reality, AR）技
有重要意义。在二维内窥镜中，临床医师主要采用
术相结合帮助腹腔镜手术进行导航显示。之后，研
测量尺来估计病灶的大小，其测量往往受医师主观
究者们在这个领域展开了大量的技术研究。基于视
[35]
判断和几何畸变 的影响较大。因此，挖掘一项能
频的AR手术导航系统将术前CT三维重建与术中肝
够客观、科学、准确地测量病灶大小的技术对临床
组织表面三维重建叠加显示到AR Navigation显示
诊断十分重要。
器中，医师可佩戴偏振眼镜从该显示屏中获知深度
双目内窥镜的应用给三维测量带来了新的机 信息用于导航 。除了利用术前、术中配准信息指
[43]
遇，目前基于双目视觉的三维测量广泛应用于牙齿 导手术系统，还可以融合深度估计与腹腔镜姿态估
[37]
[36]
测量 、皮肤点刺实验测量 、瞳孔直径测量 、 计，更好地进行微创手术导航 。FU等 针对内
[38]
[21]
[44]
肠道长度测量、胃部褶皱测量及肿瘤大小测量等多 窥镜下的手术导航技术进行了总结，基于三维重建
个领域，为临床病灶评估与测量作出了显著的贡 技术的手术导航系统在心血管、呼吸道、胃肠道、
献，极大地提高了临床诊断的正确率。 胸腹部、泌尿道等多个临床病症中发挥重要作用。
三维重建技术在三维测量中的应用如图4所 另外，不少文章报道了应用三维重建技术进行手术
示。图4a采用三维腹腔镜图像进行三维重建，实现 导航的优势，包括内窥镜图像三维重建技术在子宫
对肠道长度的测量，最低相对误差仅为+3.7%，并 肌瘤切除术和鼻内前颅底手术中的导航应用 [45-46] ，
具有明显的临床应用价值与意义。三维重建技术在
成功应用在人体临床诊疗中 。图4b则针对胃镜
[39]
手术导航系统中的应用如图5所示。
场，基于Google提出的StereoNet 网络估计得到视
[40]
2.3 手术场景感知
差图，并利用三维坐标测量目标尺寸 。
[41]
近年来，微创手术逐渐向信息标准化、综合化

方向发展，采用手术室内丰富的器械信号源，通过
对视频、场景等的深度解析，实现对手术场景关键
内容的感知理解与融合。这一应用在手术机器人的
自主化操作中提供了重要的技术支撑。例如，采用
深度学习网络进行腹腔镜图像深度的估计，以辅助
人机混合微创团队对体内距离、操作方向等进行决
(a) 人体肠道测量 [39] 策判断，奠定微创团队人机协同手术行为决策的基
(a) Intestinal tract measurement in the human body [39]
[47]
础，从而提高微创手术的安全性 。三维重建技术
在手术场景感知中的应用如图6所示。不少研究强
调三维重建技术对于手术场景的智能化感知和手术
2 3 [48-49]
机器人自主化具有重要意义 。

2.4 教育培训
1 随着医疗技术的发展，医疗工作者往往需要接
受适当的培训才能正确掌握新的医疗技术。其中，
内窥镜下的传统医学培训多以视频教学、手术室观
10 mm
摩为主，培训者几乎很少有动手实践的机会，其培
(b) 胃部模型测量 [41] 训曲线呈现明显的陡峭状。为了满足广泛应用内窥
(b) Gastric model measurement [41] 镜的医学培训需求，利用三维重建技术创建组织表
图4 三维重建技术在三维测量中的应用 面三维模型，与虚拟现实技术相结合构成腹腔镜手
Fig.4 The application of three-dimensional reconstruction technology
in 3D measurements 术模拟器，将为内窥镜微创手术培训提供极大便利。

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