日前，首都医科大学附属北京世纪坛医院公布了成果转化公示，计划以专利权转让的方式，将该院自主研发的“一种基于焦点追踪AI腔镜可视化方法、系统及存储介质”专利转让给产业方，交易金额高达1000万元。
此项技术借助AI赋能腔镜手术可视化，能够实现病变部位的精准追踪、全广角视野的呈现以及自动避障功能，有效提高了微创手术的精准度与安全性。此次医疗AI创新成果将为微创外科的智能化发展增添新的动力。该专利的发明人为张骞及其团队。
在当今外科医疗技术迅猛发展的时代，微创手术凭借创伤微小、术后恢复迅速、患者痛苦轻微等核心优势，已然成为神经外科、泌尿外科、眼科等多个专科的主流治疗手段。
尤其在神经外科内镜手术、泌尿外科腹腔镜下精细解剖手术、眼科玻璃体切割手术等复杂的手术场景中，手术操作的精准度直接关乎治疗的成败。病变部位通常与周围的健康组织紧密相连，哪怕仅有毫米级的操作误差，都有可能对神经、血管等关键结构造成损伤，进而引发术后感染、功能障碍等严重的并发症。
以眼科玻璃体切割手术为例，视网膜等关键部位极为脆弱，必须进行精准追踪才能避免医源性损伤，这对手术视野的实时性、清晰度和全面性提出了极为严苛的要求。
当前临床应用的传统腔镜技术面临着诸多难以突破的痛点：
其一，视野覆盖存在局限性。传统腔镜大多采用单一视角拍摄，难以同时展现“大视野全局观”与“小范围细节”。医生在聚焦病变部位时，容易忽略周围组织的位置关系，从而增加操作失误的风险。
其二，焦点调整依赖人工。在手术过程中，病变部位可能会因患者体位变动、组织牵拉等因素而发生移位。此时，医生需要手动操作旋钮来调整腔镜的焦点和角度，这不仅会分散医生在手术中的注意力，还存在调整滞后的问题，难以适应快速变化的手术场景。
其三，光照适配性不足。不同手术区域的组织类型对光线的反射和吸收特性不同，固定光照模式易导致部分区域曝光过度或亮度不足，影响病变细节识别。
而现有的辅助技术同样存在显著缺陷：部分机械臂辅助腔镜操作系统仅着重于腔镜位置和角度的机械控制，缺乏对病变部位的智能识别与自动焦点追踪功能，无法实时锁定关键解剖结构；少量具备焦点调整功能的设备，要么追踪精度欠佳，难以精准识别微小病变，要么响应速度迟缓，无法跟上手术节奏；而传统视频拼接技术则存在边缘畸变、特征点匹配不精确等问题，拼接后的视野易出现断层或模糊现象，无法为医生提供连贯、清晰的全局视野。
此外，现有技术普遍未能解决腔镜与手术用具的碰撞风险问题，需要医生额外分心留意腔镜位置，这进一步降低了手术的效率与安全性。这些技术短板在一定程度上制约了复杂微创手术向精准化、高效化方向的发展。
针对传统腔镜技术在视野覆盖、焦点追踪、避障安全等临床应用方面的短板，该专利技术以人工智能算法为核心驱动力，在腔镜可视化领域实现了从“被动辅助”到“主动智能”的重大跨越，其核心创新点与优势精准契合复杂微创手术的实际需求。
第一，AI腔镜能够自动适配手术场景，灵活地调整角度与亮度，同时采集广角视频（全局视野）和非广角视频（局部细节）。借助特征点矩阵相似度匹配、边缘去畸变等精细化算法，拼接生成无断层、全维度的手术区域视频，从而解决传统腔镜在视野上顾此失彼的局限问题，使医生能够同时掌握全局环境和局部病变细节。
第二，运用采用特征金字塔网络架构的深度学习算法，从关键帧图像中高效地提取多尺度特征，同步生成镜头跟踪信号和避障控制信号，并且明确设定跟踪信号的优先级高于避障信号。如此一来，既能保证对病变部位进行全程精准追踪，不使其丢失，又不会影响手术操作的流畅性。
第三，通过简化腔镜和手术用具的几何模型、预设安全距离，结合手术用具运动轨迹预测以及RRT算法等路径搜索技术，实现对碰撞风险的提前预判和安全避让。这样无需医生分心手动调整腔镜位置，从而降低操作负担。
最后，依据手术区域的组织类型（如黏膜、血管、肌肉组织）、手术用具位置以及预设光照标准，自动调整LED光源的亮度、颜色和分布模式，解决不同组织对光线的适配难题，确保在复杂环境下病变细节依然清晰可见。
该技术的核心优势在于能够“精准解决临床痛点”，借助AI自动化操作取代人工干预。如此一来，既降低了手动调整引发的注意力分散与操作滞后问题，又通过全广角视野、精准追踪以及智能避障的协同设计，全面增强了手术视野的实用性与安全性。这一技术为神经外科、泌尿外科等复杂微创手术提供了“智能视觉助手”级别的技术支持，有效提升了手术的效率与精准度。
随着微创外科手术朝着精准化、智能化方向加速发展，传统腔镜设备存在视野受限、焦点调节依赖人工以及器械碰撞风险等问题，这些痛点已然成为制约复杂手术成功率的关键瓶颈。与此同时，国内外一批已上市产品和在研项目纷纷落地实施，共同推动全球腔镜可视化技术步入“AI自主决策”的新时代。
直觉外科（Intuitive Surgical）达芬奇Xi/X手术机器人：作为全球微创外科机器人的典范产品，拥有AI动态视野优化、病变焦点锁定以及器械碰撞预警功能，能够在腹腔、泌尿外科手术中自动保持病变区域视野清晰，降低医生手动调整的频率。
富士ELUXEO 7000 4K内镜系统：该系统以170°超广视野、AI动态光照调整和病变焦点追踪为核心优势，适用于腹腔及消化道手术。此产品已通过NMPA认证。
天智航（Tinavi）天玑2.0手术机器人：作为国内首个获批的骨科手术机器人，其腔镜模块借助AI椎体病变追踪与多镜头视频拼接技术，达成术前CT与术中图像的精确匹配，支持广角视野融合。它运用特征点匹配算法实现视频拼接，AI追踪精度可达毫米级。
微创机器人（MicroPort Robotics）腔镜手术机器人：作为国产腹腔手术机器人的代表性产品，应用了“跟踪信号优先级”与“避障路径规划”技术，能够预测手术用具的运动轨迹，当距离小于5mm安全阈值时自动触发避让，同时确保病变焦点始终处于视野范围内。
珠海市人民医院基于人工智能的支腔镜3D实时导航系统：采用耦合式系统集成创新方法，创新性地将传统内窥镜影像信息采集系统与自主研发的非侵入式硬件系统相结合。在不影响原有影像信息采集系统的前提下，该系统可让自研硬件采集内窥镜实时影像，进而实现从CT数据采集到3D支气管树的重建，达成从术前病灶定位到路径规划、术中实时导航等临床功能；同时，该系统还能适配市面上90%的内窥镜设备。
从专利技术实现突破性创新，到国内外产品成功落地应用，再到多领域在研项目加速推进，焦点追踪AI腔镜可视化技术正重塑微创手术的“视觉逻辑”。未来，伴随AI算法不断优化、多模态影像融合技术深入应用，以及国产设备实现自主创新升级，腔镜可视化将朝着“更精准、更智能、更安全”的方向发展，不仅能为医生提供更有力的技术支持，还将为患者带来创伤更小、恢复更快的医疗体验。
渝公网安备 50011202502165号
