近日，河南科技大学第一附属医院发布成果转化公示，拟将其“一种结合增强现实与三维重建的麻醉穿刺可视化导航系统”发明专利转让给洛阳兴飞新材料科技有限公司。转让费用为5万元。该项专利的发明人为刘劲、雒梦旭、谢小娟、马立刚、王耀堂、谢乐利。
图片来自河南科技大学第一附属医院官网
“一种结合增强现实与三维重建的麻醉穿刺可视化导航系统”属于麻醉穿刺可视化导航技术领域，包括生理运动监测单元，用于同时采集呼吸运动周期数据和软组织弹性形变信息，通过计算呼吸幅度与组织弹性模量变化率的相关系数生成综合运动状态数据包。
传统麻醉穿刺导航技术及相关产品以静态影像数据和固定解剖参考点为核心进行路径规划与导航，在临床实际应用中，受技术设计局限性影响，存在多重痛点与困境，直接影响穿刺操作的精度、安全性和效率，具体表现为以下几点。
一是无法补偿生理运动带来的空间位置偏差。患者在麻醉穿刺过程中产生的呼吸运动、心跳及微小体位变化，会导致目标解剖结构空间位置实时改变，而传统导航系统缺乏对这类动态变化的有效识别和补偿机制，穿刺精度显著下降，大幅增加穿刺失败率和气胸、血管损伤等并发症的发生风险。
二是缺乏软组织弹性形变的处理能力。穿刺针接触并压迫软组织时，组织会发生不同程度的弹性形变，原有解剖结构关系被改变，但传统产品无法实时感知该类形变，也不能进行针对性补偿，造成导航信息与实际解剖位置出现明显偏差，进一步降低导航准确性。
三是配准质量无动态评估与校正策略调整机制。在患者运动干扰的临床环境中，图像配准质量会随时间和运动幅度发生动态变化，而传统系统既无法对配准质量的可靠性进行实时评估，也不能根据质量变化动态调整校正策略，在配准质量恶化时仍盲目应用原有校正参数，导致导航精度进一步降低。
四是过度依赖医生个人临床经验。因上述技术缺陷，传统穿刺导航操作的成败高度依赖医生的个人经验和操作手感，对于经验不足的临床医师，易出现穿刺路径判断失误，不仅延长穿刺操作时间，也提升了临床操作的不确定性。
本项发明专利结合增强现实与三维重建的麻醉穿刺可视化导航系统，针对传统产品的核心痛点进行技术创新，构建了生理运动感知、质量评估、动态校正相结合的三重耦合自适应闭环机制，相比现有技术，在精度、安全性、智能化等方面实现多重突破。
其一，构建生理运动自适应动态补偿机制，提升穿刺精度。系统设置生理运动监测单元，通过应变式呼吸传感器和接触式超声换能器同步采集呼吸运动周期数据和软组织弹性形变信息，计算二者相关系数生成综合运动状态数据包，能有效补偿患者呼吸运动和软组织形变造成的空间偏差，在患者正常呼吸状态下显著提升穿刺精度，降低穿刺失败率和并发症风险。
其二，创新多模态信息熵配准质量评估机制，实现实时量化监控。引入多模态配准质量评估单元，计算空间位置熵、纹理特征熵和运动一致性熵并按40%、35%、25%权重融合生成综合质量评估指数，实现对导航系统可靠性的实时量化监控；同时根据指数划分高、中、低三个校正强度等级，对应100%、60%、30%的校正参数应用比例，避免配准质量恶化时盲目校正导致的精度下降。
其三，建立完整自适应学习回路，减少对医生经验的依赖。构建从生理运动感知到质量评估再到动态校正的自适应学习回路，动态补偿调节单元可接收增强现实导航单元的导航效果评估数据，基于梯度下降算法优化质量指数与校正强度的映射关系，能根据不同患者的生理特征和运动模式自动优化校正策略，提升特定患者群体的导航精度，大幅降低对医生个人经验的依赖。
其四，设计分级可视化增强现实导航界面，提升人机交互效率。增强现实导航单元将校正后的导航信息叠加在实时医学影像上，根据校正可信度进行颜色、线型、透明度的分级可视化编码——高校正可信度为绿色实线、中等为黄色虚线、低为红色半透明，让医生直观判断导航信息可靠程度并做出临床决策，提升穿刺操作的安全性和效率，减少平均穿刺时间。
其五，多重耦合自适应机制保障系统稳定性，避免单一校正模式失效。系统各功能模块通过创新的数据流与控制流设计实现深度协同与智能联动，即使在患者剧烈咳嗽、体位突然改变等极端情况下，也能通过动态调节校正强度维持基本导航功能，避免了传统单一校正模式易出现的系统完全失效问题。
可视化导航系统的临床应用与市场布局中，多款技术成熟、特色鲜明的商用产品已形成各自的技术优势与应用场景，覆盖进口高端设备与国产创新系统，从多模态导航融合、术中影像支持到AI智能赋能等维度实现技术突破。
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