“腹腔之眼”:中国团队构建手术器械视觉追踪新方法
发布时间：2020-07-23 发布者：亚时财经
随着科技的不断进步，人们逐渐将技术应用到各个领域当中。其中，医疗场景的应用是一个极具潜力的市场，相关研究者也不断将新技术注入医疗领域，提升整体医疗水平，更好为患者服务。近日，一中国团队构建出一种全自动无标记手术器械视觉追踪方法，能更好的应用到腹腔镜手术当中。
（图源：网络）
该研究发表于手术导航权威期刊《国际计算机辅助放射学和外科杂志》（International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery），作者是中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员高欣团队，他们提出一种融合区域分割思想与目标搜索策略的轻量型目标提取神经网络架构，构建一种全自动无标记手术器械视觉追踪方法。
据悉，腹腔镜手术是微创手术的代表，因其创伤小、患者恢复快、术后并发症少等显著优势而得到广泛的临床应用，全球每年腹腔镜手术开展数量超过750万例。但手术中，主刀医生需要一位持镜手为其提供相应的照明和最佳的视觉反馈。而长时间的手术将使得持镜手容易出现疲劳、手部震颤、注意力分散等现象，直接导致手术效率下降。
研究团队认为，机器人具有定位精度高、响应速度快、运动平稳性强等优势，且不受情绪及疲劳等因素影响，为腹腔镜手术中持镜手所面临的问题提供一种有效的解决方案。并且相当于临床需增加额外杀毒灭菌流程，应用范围有限的人工标记进行手术器械追踪的方法来说，无标记手术器械视觉追踪更具临床普适性。
但是，术中腹腔环境复杂多变，腹腔镜视野中无标记手术器械精准定位难度较大，且追踪速度无法满足主刀医生对持镜机器人的实时性要求，极大制约了持镜机器人在临床中的推广与应用。
此次，该团队的研究基于LinkNet网络构筑多实例分割模型，快速提取腹腔镜视野中手术器械不同部件区域，利用手术器械结构特点，以手术器械关节为追踪靶点，结合腹腔镜视野中手术器械运动特性，引入视觉追踪过程上下文信息，实现手术器械的精准跟踪。
研究结果显示，在公开的腹腔镜手术视频数据集上，该方法取得了100%的追踪精度，并且相比于现有方法，追踪速度提升50%，定位误差降低30%，实现了高精度无标记手术器械快速视觉追踪。
研究团队认为，该研究为持镜机器人视觉追踪模块提供了一种新的研发思路，助力临床实施精准微创外科手术，对精准医学的长远发展具有重要指导意义。
值得一提的是，就在上个月，华中科技大学附属协和医院小儿外科成功完成了一起机器人胸腔镜食道闭锁手术，接受手术时，患儿刚出生16天。据相关医护人员介绍，手术采用的是逐级扩张法，小孩的肋间仅有2到3毫米，首先采用的是2到3毫米的扩张器，然后再用5毫米的、10毫米的，最后用12毫米的，才一步步把机器人放进去。
由此可见，机器人技术在腹腔镜手术中是极为重要的，而各个团队对技术的不断研发与创新，能更好地升级这项技术，拯救更多生命。
责任编辑：Carrick
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