日前，上海交通大学先进产业技术研究院发布科技成果转化公告，拟将 “用于眼科白内障手术的显微镜增强现实引导系统及方法” 专利转让给产业方。该专利由郑策、陈晓军、涂朴勋、赵培泉、黄丹青联合研发，权利人为上海交通大学医学院附属新华医院与上海交通大学（双方各持 50% 权属），拟交易金额达 167 万元。
作为聚焦眼科白内障手术的创新性技术成果，该专利构建了融合手术显微镜、图像采集卡、工作站与半透显示器的增强现实引导系统。依托深度学习算法，系统可实现手术视野的精准语义分割与引导参数计算，将增强现实视觉提示信息直接叠加于显微镜光路中。这一设计有效破解了传统引导系统手眼协调欠佳、实时性不足、引导有效性偏低等痛点，大幅提升手术精度与安全性，对推动白内障手术向智能化、微创化升级具有重要意义。
白内障是全球首位致盲病因，超声乳化白内障手术是临床常规治疗方案。该手术需在手术显微镜下完成，不仅操作视野狭窄，医生还需克服手部生理颤抖影响，对专业技能与临床经验提出极高要求。
为提升术中操作水平，现有相关研究围绕白内障手术引导系统展开，技术方案多为：采集显微镜视频并处理，获取手术步骤或解剖结构边界信息，再传输至外部显示器实现引导。但从技术层面看，该方案存在明显短板：
首先，增强现实信息需在外部显示器呈现，而眼科医生手术时需专注显微镜视野，分离式显示会干扰术中手眼协调，增加并发症风险。
其次，视频处理多采用传统迭代优化方案，难以满足实时引导需求，易出现卡顿、延迟。
不仅如此，仅提取手术步骤、解剖边界等底层信息，未能匹配医生所需的上层引导信息，导致引导有效性大幅降低。
针对现有系统 “手眼协调失衡、实时性差、引导有效性低” 等核心痛点，该专利在显示架构、图像处理、信息提取及交互设计上实现突破性创新，打造出精准、高效且贴合临床需求的增强现实引导方案。
1.显示架构革新：光路集成 AR，破解手眼协调难题
突破传统 “外部显示器引导” 的技术路径，创新性将半透显示器集成于手术显微镜光学通路，实现增强现实引导信息与原始手术视野的直接叠加。医生通过显微镜目镜即可同步观察手术视野与引导信息，无需在目镜与外部显示器间转移视线，完美契合眼科医生操作习惯，从根源上解决了分离式显示破坏手眼协调、增加并发症风险的弊端，提升手术连贯性与安全性。
2.图像处理升级：深度学习赋能，实现实时性突破
摒弃传统迭代优化的图像处理方案，开创性采用基于 U-Net 的卷积神经网络对手术视频图像进行语义分割，精准提取虹膜与手术器械区域信息。相较于传统方法，深度学习算法处理效率大幅提升，帧率超每秒 30 帧，完全适配图像采集卡采集频率，实现术中动态引导无卡顿、无延迟，突破现有方案实时性瓶颈，保障引导信息与手术操作同步。
3.信息提取优化：从底层数据到上层参数的精准转化
创新设计 “语义分割 — 后处理优化 — 引导参数计算” 全流程信息提取逻辑，突破现有方案仅提取底层信息的局限。通过最大连通区域提取、轮廓稀疏采样、曲率筛选（阈值 0.65）等后处理步骤优化虹膜分割结果，再基于最小二乘法拟合椭圆参数，精准计算主切口（85°-105° 弧形段）、次切口（170°-180° 弧形段）位置参数及撕囊范围参数（半径为椭圆长短轴之和的一半），同时提取手术器械中心线参数，实现引导信息与医生操作需求的精准匹配，大幅提升引导有效性。
4.交互设计创新：动态适配步骤，强化临床实用性
设计基于脚踏板的增强现实信息动态控制机制，依据白内障手术不同步骤（切口、撕囊、人工晶状体植入等核心步骤需引导，其余步骤无需引导），实现引导信息按需启停。该设计无需医生中断手术即可切换引导模式，既保障关键步骤的精准引导，又避免非关键步骤中引导信息对视野的干扰，进一步强化技术方案的临床适配性。
5.拓展价值：多维度延伸，契合精准医疗趋势
专利核心技术具备优良拓展性，可基于现有架构实现多维度延伸：一是手术步骤拓展，针对超乳、皮质抽吸等其他步骤优化引导参数与提示信息设计；二是场景拓展，将核心引导技术适配青光眼、视网膜手术等其他眼科场景，构建通用型眼科手术 AR 引导平台；三是智能化延伸，结合 AI 辅助决策技术，实现基于患者眼部特征、医生操作习惯的个性化引导参数动态优化，契合全球眼科精准医疗发展趋势。
在眼科手术引导领域，已有多项专利聚焦手术精准性提升，但与本专利在技术路径、核心功能及应用场景上存在显著差异：
徕卡显微系统（瑞士）的 “用于眼科的手术显微镜系统及其检测单元”，侧重于手术视野照明反馈与散射检测，未涉及 AR 引导或深度学习技术，仅能提供基础光学数据，技术定位偏向显微镜性能优化。
嘉兴智瞳科技的 “一种眼科手术导航方法”，虽涵盖虹膜分割、切口与撕囊参数计算，但未采用 AR 技术可视化呈现引导信息，也未实现与显微镜光路集成，仍存在引导信息与手术视野分离的问题。
山东省肿瘤防治研究院的 “基于增强现实和深度学习的内窥镜手术导航方法”，核心在于术前三维模型与术中实时图像融合，适配内窥镜手术场景，未针对眼科白内障手术的特定结构与步骤进行定制化优化。
整体而言，该领域正朝着智能化、精准化、场景适配化加速演进，增强现实与手术设备深度集成、AI 技术落地、多技术协同破解临床痛点成为核心趋势，推动白内障手术向微创化、标准化、普惠化持续发展。
渝公网安备 50011202502165号
