成果推介 |输尿管手术导航腹腔镜系统

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腹腔镜是做腹部微创手术中必须使用的医疗器械。目前全世界的腹腔镜都看不到输尿管，所以医源性的输尿管损伤在妇科、泌尿外科和腹部外科等手术中时有发生。

输尿管的损伤会给病人带来极大的痛苦，还会引起尿瘘、血尿、无尿以及尿路梗阻等症状。如果没有得到及时有效地处理，会引起严重的并发症和后遗症，甚至会导致病人肾脏衰竭或死亡的严重后果。

在现有成熟的腹腔镜系统的基础上，提出基于图像引导的输尿管手术导航的新型腹腔镜系统，希望提供一种有效的输尿管检测与显示的解决方案应用于临床，以帮助到做腹部微创手术的医生，减少医患纠纷，造福于广大的病患。

本项目提出和设计了基于图像引导的输尿管手术导航的新型腹腔镜系统，将隐藏在人体组织内的输尿管检测出来，并将其显示在医生的手术视野中，可以减少医源性输尿管手术损伤的事故发生，为腹腔内窥镜手术中避免输尿管损伤提供了一种全新的解决方案。

本项目技术方案主要是通过近红外光对输尿管进行标记，然后采用多光谱相机对图像中不同光谱信息进行定向采集，再通过图像去噪算法、图像分割算法和图像融合算法实现输尿管的导航。该系统可以在腹腔镜手术中实时地标记出输尿管的位置。不仅实现了输尿管的智能化显示功能，且对人体没有副作用。

图1 原理示意图

国内外研究机构提出一些输尿管检测技术，其中代表性技术是利用近红外荧光技术，用于辅助腹腔镜手术中识别输尿管位置，但他们在实时性、精确性，清晰度方面都有不足之处。本项目解决了近红外荧光技术用于检测输尿管位置的不足与问题，实时检测能力强、图像更流畅，是世界首台可以实时显示输尿管位置的腹腔镜系统。

项目已形成原理样机，已实施动物实验并验证成功，不仅可以看到正常腹腔内部的图像，还可以看到标记出的输尿管位置信息。

图2 项目制作完成的原理机

图3 完成动物实验验证

图4 分割出来的输尿管与可见光图像融合之后的图像

1）研究项目“输尿管导航内窥镜系统”在第二十三届全国发明展览会上获得发明创业奖·项目奖“金奖”。

2）研究项目“输尿管激光导航内窥镜系统”在中国泌尿男科“U-吉尼斯”创新大奖赛中获得“优秀奖”。

3）研究项目“2D与3D双屏内窥镜”在中国高校科技成果交易会上获得“创新成果奖”。

据统计，目前腹腔镜手术占比已超过50%，在外科手术中已成为主要手术方式。2022年全球腹腔镜设备市场规模达到490.35亿元，预计到2028年将达到1096.77亿元，在预测期间腹腔镜设备市场年复合增长率预估为14.66%。由此可见，腹腔镜行业市场前景十分广阔。（数据来源：《中国腹腔镜设备行业市场调研报告》）

输尿管导航内窥镜系统对提高医疗技术和推动高端医疗设备的发展具有重要的意义。

（1）输尿管术中实时导航可以为医生提供实时的输尿管位置，避免因操作不慎引起输尿管损伤，提高手术的成功率，推进临床手术水平的进步；

（2）输尿管导航腹腔镜的发明将催生一些新方法和新技术，推动传统影像诊断设备的更新换代，推进我国高端医疗设备的发展，对打破国外医疗器械巨头的垄断具有重要意义。

该成果包括8项已授权中国发明专利。

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。