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北理工杨健、王涌天教授团队荣获2025年度中国光学学会科技创新奖一等奖——“高精度全视场光学融合定位”技术引领手术导航新范式
近日,2025年度中国光学学会科技创新奖评选结果正式公布。由北京理工大学香港彩霸王 杨健、王涌天教授完成的项目“面向手术导航的高精度全视场光学融合定位关键技术及应用”荣获科技进步奖一等奖。该奖项由中国光学学会设立,是我国光学与光电子领域最具权威性和影响力的科技奖励之一,旨在表彰在基础研究、技术开发和产业应用中取得突出创新成果的科研团队。
微创手术作为现代外科医学的重要发展方向,近年来临床需求迅猛增长,但其高度依赖医生经验、操作差异大、深部组织不可见等问题长期制约手术精准性与安全性。针对这一国家重大临床需求,杨健教授带领团队历经十余年持续攻关,聚焦手术导航中“定位不准、感知不全、显示不透”三大核心瓶颈,系统性提出并实现了三大关键技术突破。
一是首创“双目高精标定全域联合定位方法”,攻克了复杂手术环境下大视场、高动态场景下的稳定高精度标定难题,显著提升器械空间定位精度;二是提出“实时三维重建时空协同感知方法”,解决了光学定位与三维重建难以同步进行的国际性挑战,大幅提高系统配准速度与实时响应能力;三是构建“多源信息融合增强现实引导方法”,突破虚实精准融合显示关键技术,实现皮下组织“透视化”可视化,极大增强了术中操作的安全边界。
基于上述创新,团队成功研制出具有完全自主知识产权的全视场光学融合定位导航平台,包含高精度光学核心部件、专用标定工装及智能虚实融合导航软件。该平台具备“定位-重建一体化”“器械遮挡自动感知”等特色功能,整体性能指标全面超越同类进口产品,并已支撑头颈外科、经皮穿刺、关节置换等多类手术导航机器人系统的研发与临床转化。

目前,项目成果已获多个国家医疗器械注册证,并荣获日内瓦国际发明展金奖、北京市首台(套)重大技术装备等多项荣誉。相关系统在北京同仁医院、北京协和医院、上海第九人民医院等全国多家顶级医疗机构落地应用:头颈外科导航系统显著缩短术前准备时间、降低严重并发症发生率;经皮穿刺系统大幅提升单次消融成功率与完全消融率;关节置换系统有效减少术前规划耗时与术后翻修风险。项目同时支撑了数十项国产高端医疗器械的创新研发,有力推动我国手术导航装备的自主化、产业化进程。
展望未来,该技术体系具有广阔的应用潜力。一方面,可拓展至神经外科、脊柱手术、介入治疗等更多高精尖医疗场景,助力“精准医疗”国家战略实施;另一方面,其核心光学融合定位架构亦可迁移至工业检测、智能装配、无人系统等领域,形成“医工融合、多域赋能”的技术辐射效应。团队正积极推进下一代智能化、小型化、云端协同的手术导航平台研发,力争打造覆盖术前—术中—术后的全流程智能外科解决方案。
杨健教授表示:“这项成果是医工交叉、产学研深度融合的典范。我们始终以解决临床真实痛点为出发点,将光学精密测量、人工智能与外科手术深度结合,致力于让‘看得清、打得准、做得稳’成为每一位外科医生的可靠助手。”此次荣获中国光学学会科技创新一等奖,不仅是对团队十余年潜心钻研的肯定,更将激励我们在高端医疗装备自主创新道路上继续勇攀高峰,为健康中国建设和全球医疗技术进步贡献中国智慧与中国方案。

