我国科研团队突破微创手术导航技术 柔性磁定位系统助力精准医疗新跨越

微创手术的发展,正把“看得见”继续推向“看得准、跟得上”。在血管介入、胆胰内镜逆行胰胆管造影(ERCP)等操作中,导丝、导管、内镜器械常在狭小腔道或复杂解剖结构内推进,医生对器械末端位置与姿态的把握,直接关系到穿孔、出血等风险控制以及手术效率。然而,现实中对器械进行实时、精准的三维定位仍面临技术瓶颈:传统影像导航手段虽能提供关键信息,但在设备体量、手术环境依赖、二维信息为主及辐射暴露各上存局限,难以覆盖所有临床场景对“实时、轻量、可部署”的需求。 从原因看,微创手术导航的难点不仅在于“成像”,更在于“连续定位”。CT、MRI、数字减影血管造影等设备提供的是阶段性或特定视角的信息,难以在每一次微小推进、转向中都保持高频更新;而试图以外置传感器或电磁装置实现连续定位的方案,又常受制于装置刚性、空间布置与对固定环境的依赖,在拥挤的手术台周边很难做到灵活铺设,且对不同科室、不同体位、不同器械的适配成本较高。这些因素叠加,使得“高精度、实时、易部署”的定位系统成为行业长期追求的关键能力。 针对上述痛点,研究团队提出的柔性磁定位贴片系统提供了新的工程化思路。该贴片基于柔性印刷电路板构建——形态轻薄柔软——可按需求定制尺寸与形状,既可贴附于皮肤表面,也可集成在探头、内镜等器械外表面,具备“即贴即用”的部署特点。与传统依赖固定外部传感器的磁定位系统相比,贴片化与柔性化意味着定位基准可以更贴近目标区域,更便于在不同部位、不同器械间快速更换和重构,从而提升临床应用的适配性与可扩展性。 在方法层面,团队提出“双阶段磁定位”策略: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;第二阶段再以贴片作为局部参考,对体内小型磁性目标进行定位。该设计的关键在于,把“全局坐标定位”和“局部高精度跟踪”分解处理,类似导航系统中先确定基站位置、再提升局部定位精度的思路。这样既有助于在复杂环境下维持坐标一致性,也为提升局部定位精度提供了算法与系统结构上的支点。 从影响看,这个方案的意义不仅在于“能定位”,更在于“更接近手术流程”。研究团队在脑动脉血管介入与ERCP导丝置入等模拟实验中,展示了对特定部位的高精度定位能力;在巴马猪体内模拟介入实验中,实现对股动脉内导丝的连续跟踪;在新西兰兔模型中,通过佩戴集成柔性磁传感贴片的腰带,对胃肠蠕动对应的信号参数进行连续采集与分析。多场景验证说明,该系统不仅面向术中导航,也可能延伸至体外生理监测、康复评估等需要连续信号捕捉的应用方向,为“术中—术后—院外”一体化监测提供想象空间。 同时也应看到,面向临床落地仍需系统化“对策”与工程推进。其一,需在更多真实手术环境下评估对体位变化、器械遮挡、不同组织电磁特性等因素的鲁棒性,并建立可复现的校准流程与质控标准;其二,贴片长期贴附的舒适性、消毒与材料生物相容性、与现有器械的集成规范等,都需要与临床路径相匹配;其三,数据接口与手术显示系统的融合同样重要,定位结果如何以直观、低负担的方式呈现给术者,决定其在高强度手术场景中的可用性。只有把“准确”转化为“好用”,把“原型”推进为“产品”,技术优势才能真正兑现为临床价值。 展望未来,随着微创手术向更精细、更复杂方向演进,导航系统也将从单一成像走向多源融合:影像、磁定位、机器人控制、术中传感等有望协同,为医生提供更连续、更立体的决策信息。柔性磁定位贴片与“双阶段”策略的提出,为在不显著增加手术空间负担的前提下实现高精度三维跟踪提供了可行路径。若后续在多中心验证、标准化集成与临床工作流适配上取得突破,其应用边界有望从介入与内镜扩展至更多微创场景,并与辅助手术机器人形成更紧密的闭环协同。

这项研究是我国医疗器械创新的重要成果。柔性磁定位贴片系统突破了传统技术的局限,为精准微创手术提供了新方法。随着技术健全,将有助于提升我国微创手术水平,让患者。这也展现了基础研究与临床结合的价值,为医疗技术发展奠定了基础。