Page 52 - 《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

场上有许多公司致力于腹腔镜手术训练模拟器的研
PACS
究与开发，若将三维重建技术应用到模拟器系统中，
Image segmentation
Laparoscopic
Positional monitor 将获得更具沉浸感的培训体验与更短的培训时间。

tracker
AR navigation
3 总结与展望
双目内窥镜图像三维重建技术在临床微创手术
中具有巨大的潜力，能够为医师提供准确的器官组
织深度信息。这一技术由于具有易操作的特性，已
成为深入研究的重点。传统的三维重建算法在内窥
镜图像中往往面临重建结果稀疏的问题，基于深度
(a) AR辅助导航系统 [43]
(a) AR-assisted navigation system [43] 学习的三维重建算法则展现出了更高的重建精度和
稠密性。然而，与一般三维重建技术不同，双目内
UR5 holder
Monitor
窥镜图像的三维重建技术面临诸多挑战，包括数据
饥渴、图像质量不佳（如手术烟雾、图像校正不
准、反光影响）及器械遮挡等。解决这些问题是提
Laparoscope
高三维重建质量的关键，进而实现基于深度学习的
Instrument
高性能器官组织表面的三维重建。
另外，随着三维重建技术的不断发展，有研究
Uterus phantom
Joystick [53] [54]
将近两年新兴的神经辐射场 与高斯溅射 方法应
用到内窥镜手术场景的三维重建中来 ，也得到了
[55]
相对不错的实验结果。
双目内窥镜图像三维重建技术在病灶评估与测
(b) 基于三维重建技术的导航实物图 [21]
(b) Navigation physical map based on three-dimensional 量、手术导航、手术场景感知及教育培训等多个领
reconstruction technology [21]
域具有重要的应用价值，上游深度估计结果的精确
图5 三维重建技术在手术导航系统中的应用
Fig.5 The application of three-dimensional reconstruction technology 性将直接影响下游任务的实施效果。因此，双目内
in surgical navigation systems 窥镜图像三维重建技术的研究和应用对微创手术的

感知增强与协同行为决策支持系统 未来发展至关重要。
保障安全 流程指引 人机协作 但是，目前的研究主要集中于标准数据集的验
证，如何提高本文所提方法在实际临床内窥镜影像
医生手术行为管理 持镜机器人人机协
环境感知增强模块 中的适用性仍需进一步研究。这包括提高图像质
与辅助决策模块 同行为决策模块
量，以及从算法改进的角度出发，缩短单帧图像深
深度 三维 行为 行为 术野 碰撞
估计 重构 识别 引导 追踪 规避 度估计的时间，以支持在手术室中实现图像的实时
三维重建。如果能够突破技术的泛化能力和实时性
限制，双目内窥镜图像三维重建技术有望广泛应用
体内三维点云 腔镜聚焦区域 于手术机器人（如达·芬奇系统）中，进一步推动
微创手术的自动化与智能化发展，给微创手术领域
图6 三维重建技术在手术场景感知中的应用 [47]
Fig.6 The application of three-dimensional reconstruction technology 带来显著的创新。
in surgical scene perception [47]

微创手术视频的自动分析功能可以降低手术 参考文献
[1] 张雯雯, 周正东, 管绍林, 等. 电子内窥镜的研究现状及
培训计划的重复性。SÁNCHEZ-GONZÁLEZ等 [50]
发展趋势[J]. 中国医疗设备, 2017, 32(1): 93-98.
在研究中提出了一种手术视频分析技术，其中针对 [2] SCHARSTEIN D, SZELISKI R. A taxonomy and
腹腔镜微创手术视野的三维重建发挥了重要作用。 evaluation of dense two-frame stereo correspondence
[52]
[51]
GAVRILOVA等 和CHONG等 的研究则采用基 algorithms[J]. Int J Comput Vis, 2002, 47(1-3): 7-42.
[3] KELLER M, LEFLOCH D, LAMBERS M, et al. Real-
于内窥镜视频流构建手术视场逼真模型的方法，将
time 3D reconstruction in dynamic scenes using point-
模型应用于手术教育培训，同时基于现有模型建立 based fusion[C]// Proceedings of the 2013 International
医学院培训计划，记录术后病例分析数据。目前市 Conference on 3D Vision. Los Alamitos, CA: IEEE

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