南医新闻丨术中实时“血管导航”AI模型首发
时间:2026年07月29日 10:27:02
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腹腔镜肝切除是外科领域的高难度手术,一旦术中损伤血管,出血往往又急又猛,风险极高。如何让手术更安全、更精准?珠江医院杨剑教授团队联合多家医疗中心及研究机构,在数字医学顶级期刊《npj Digital Medicine》发表重要研究成果。团队自主研发的外科人工智能模型——Vivim ,首次将动态手术场景解析算法应用于腹腔镜肝切除手术,能在腹腔镜手术中实时识别、勾画出关键血管的边界,相当于给医生配上了“术中实时导航”。这也是团队继在《British Journal of Surgery》发表肝切除AI解剖识别成果后,在数智化微创外科领域的又一标志性突破。

为什么腹腔镜肝切除术中精准“识别血管”这么难?肝脏里最重要的两类脉管结构,一个是Glissonean蒂(包裹门静脉、肝动脉、胆管的复合管道),另一个是肝静脉。它们在人体内的走向、粗细、分支形态差异极大,再加上腹腔镜手术视野受限、缺乏触觉反馈,稍有偏差就可能引发难以控制的损伤出血。

既往有研究团队尝试用AI做血管识别,但用的多是逐帧处理的图像分割模型,这一帧认得清清楚楚,下一帧边界就可能突然模糊,甚至出现目标认丢的情况。这类模型天生“没有记忆”,看不到视频前后帧之间的连续性,只能孤立地判断每一张静态画面。针对这一瓶颈,珠江医院数智化微创外科研究团队基于Mamba状态空间架构的视频分割模型Vivim进行创新性的探索。该模型引入双向时序扫描机制与选择性状态更新,在保持线性计算复杂度的同时,实现了对长序列视频帧的高效建模(拥有“动态记忆”),实现了“看得更准”。除此之外,Vivim还加入了一个基于Sobel算子的“边界感知”模块,专门盯着血管的边缘细节,使得血管边界“看得更清”,尤其是对那些容易被忽略的细小血管。
研究纳入国内四家肝脏外科中心的手术视频,完成15865帧手术影像的精细化标注,基于该数据集完成AI模型训练,并通过内部训练队列与独立外部队列系统验证模型性能。研究结果显示,Vivim 模型性能全面优于U-Net、DeepLab v3+、nnU-Net等现有主流单帧图像模型及视频分割模型;单目标与多目标解剖识别Dice系数分别达0.71与 0.66,同时实现25帧/秒的实时推理速度,完全适配临床术中实时导航的运算要求。此外,经13名外科医生临床验证,Vivim模型可显著提升术中解剖结构的识别速度与准确率,有效辅助术中临床决策。值得关注的是,Vivim 模型通过全自动、实时识别关键解剖结构,为瞬息万变的手术实景提供了精准的“动态路标”,这有望为术前-术中跨时空配准的难题提供新的破局路径。
未来,基于该技术有望迭代演进出一套可“全景感知”的智能手术平台——从精准识别血管、器械,到实时预警出血风险、危险操作区域,既可充当术中“AI领航员”,更将成为外科医生可信赖的智能协作伙伴,辅助医生更加精准、安全地完成复杂手术。

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