腹腔鏡手術(shù)是微創(chuàng)手術(shù)的代表，因其創(chuàng)傷小、患者恢復(fù)快、術(shù)后并發(fā)癥少等顯著優(yōu)勢而得到廣泛的臨床應(yīng)用，是諸多良性疾病和功能性疾病手術(shù)治療的“金標(biāo)準(zhǔn)”，全球每年腹腔鏡手術(shù)開展數(shù)量超過750萬例。

但在腹腔鏡手術(shù)中，主刀醫(yī)生需配置一雙“眼睛”，即一位持鏡手為其提供相應(yīng)的照明和最佳的視覺反饋。然而，長時(shí)間的手術(shù)使得持鏡手容易出現(xiàn)疲勞、手部震顫、注意力分散等現(xiàn)象，直接導(dǎo)致手術(shù)效率下降。

近日，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所研究員高欣團(tuán)隊(duì)提出一種融合區(qū)域分割思想與目標(biāo)搜索策略的輕量型目標(biāo)提取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建一種全自動(dòng)無標(biāo)記手術(shù)器械視覺追蹤方法。論文發(fā)表于手術(shù)導(dǎo)航權(quán)威期刊《國際計(jì)算機(jī)輔助放射學(xué)和外科雜志》（International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery）。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，機(jī)器人具有定位精度高、響應(yīng)速度快、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性強(qiáng)等優(yōu)勢，且不受情緒及疲勞等因素影響，為腹腔鏡手術(shù)中持鏡手所面臨的問題提供一種有效的解決方案。

基于腔鏡圖像的主動(dòng)式引導(dǎo)是持鏡機(jī)器人的交互模式趨勢，其核心為手術(shù)器械視覺追蹤，現(xiàn)有方法大多借助人工標(biāo)記進(jìn)行手術(shù)器械追蹤，然而這種方法對(duì)于通用手術(shù)器械并不適用，且需臨床增加額外殺毒滅菌流程，應(yīng)用范圍有限，因此無標(biāo)記手術(shù)器械視覺追蹤更具臨床普適性。

但是，術(shù)中腹腔環(huán)境復(fù)雜多變，腹腔鏡視野中無標(biāo)記手術(shù)器械精準(zhǔn)定位難度較大，且追蹤速度無法滿足主刀醫(yī)生對(duì)持鏡機(jī)器人的實(shí)時(shí)性要求，極大制約了持鏡機(jī)器人在臨床中的推廣與應(yīng)用。

高欣等人的研究基于LinkNet網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑多實(shí)例分割模型，快速提取腹腔鏡視野中手術(shù)器械不同部件區(qū)域，利用手術(shù)器械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以手術(shù)器械關(guān)節(jié)為追蹤靶點(diǎn)，結(jié)合腹腔鏡視野中手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)特性，引入視覺追蹤過程上下文信息，實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械的精準(zhǔn)跟蹤。 

研究結(jié)果顯示，在公開的腹腔鏡手術(shù)視頻數(shù)據(jù)集m2cai16-tool（累計(jì)時(shí)長9小時(shí)56分鐘，共計(jì)89.4萬幀）上所提方法取得了100%的追蹤精度，15幀/秒的追蹤速度，低至6像素以下的定位誤差。相比于現(xiàn)有方法，追蹤速度提升50%，定位誤差降低30%，實(shí)現(xiàn)了高精度無標(biāo)記手術(shù)器械快速視覺追蹤。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該研究為持鏡機(jī)器人視覺追蹤模塊提供了一種新的研發(fā)思路，助力臨床實(shí)施精準(zhǔn)微創(chuàng)外科手術(shù)，對(duì)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。 

論文鏈接：http://link.springer.com/article/10.1007/s11548-020-02214-y