我国科研团队突破微创手术导航技术瓶颈 柔性磁定位系统实现“精准制导”

问题:微创手术对导航提出了更高要求——既要“看得见”——也要“跟得上”;在血管介入、消化道内镜操作和辅助手术机器人等场景中,器械在体内路径复杂、空间狭窄。医生不仅要实时掌握器械的位置与姿态,还需要在关键解剖区域实现毫米级甚至更高精度的三维定位。导航能力不足,容易导致操作时间延长、反复调整增加损伤风险,直接影响手术安全与效率。 原因:目前导航主要依赖影像设备提供位置信息。CT、MRI、数字减影血管造影等手段虽能辅助定位,但普遍存在设备庞大、对手术环境要求高、部署和操作成本较高等限制;部分方式以二维信息为主,在特定情况下还涉及辐射暴露、流程较为繁琐等问题。另外,磁场定位因具备实时追踪潜力受到关注,但传统磁定位系统多依赖固定的外部传感器或大型电磁装置,部署不够灵活、对空间占用明显,难以适配临床中多变体位、不同器械形态以及多学科联合操作等需求。 影响:根据上述痛点,中国科学院深圳先进技术研究院与浙江大学合作团队提出柔性磁定位贴片系统及“双阶段磁定位”策略,为微创手术导航提供了新的技术选项。团队介绍,该贴片基于柔性印刷电路板构建,轻薄柔软,可按临床需要设计为不同形状与尺寸,既可贴附于皮肤表面,也可集成在探头、内镜等器械表面,实现“即贴即用”。这个方式有助于将定位能力从对固定设备的依赖,转向贴片化、模块化部署,在不明显改变现有手术流程的前提下,提升对器械的实时三维追踪能力。 对策:在算法与系统架构上,团队提出“双阶段磁定位”思路。第一阶段利用外部磁场确定柔性贴片在全局坐标系中的位置,先建立“全局参照”;第二阶段以贴片作为局部参考,对体内小型磁性目标进行定位,从而在复杂环境下提升定位稳定性与精度。研究人员对该方法进行了系统验证,在脑动脉血管介入、ERCP导丝置入等模拟实验中展示了面向特定部位的高精度定位能力,并在与内镜器械集成的实验中体现出对微创操作的适配潜力。业内人士认为,将硬件柔性化与分层定位算法结合的路线,有望缓解临床中“设备难进场、传感器难布置、定位难持续”的矛盾,并为多场景推广提供更易复制的工程化思路。 前景:从应用趋势看,微创手术正向更精细、更智能、更协同发展。柔性贴片式磁定位若能在真实临床环境中完成多中心验证,并在抗干扰能力、标定流程、与既有影像设备及手术机器人系统的融合等形成标准化方案,有望在介入、内镜、肿瘤消融、术中导航与康复评估等领域拓展应用。下一步,围绕临床可用性仍需重点推进:一是提升在复杂电磁环境与多器械并行条件下的可靠性;二是完善与无菌规范、人体工学及术中流程的匹配;三是推动从实验验证走向产品化,并建立规范化评价体系,更好回应临床一线“可落地、可持续”需求。

从“看得见”到“跟得准”,微创医疗的进步离不开关键工程技术的持续突破;柔性磁定位贴片与“双阶段”定位策略说明了以临床可用性为导向的系统创新。面向未来,只有让技术更贴近手术现场、更容易融入临床流程,才能把实验室的精度转化为手术台上的安全与效率,为患者带来实实在在的获益。