团队研发了手术视觉当行定位系统，采用多相机系统对带有视觉标签的手术器具进行实时定位和目标跟踪，视觉标签采用非对称分布的红外反射球，支持有源和无源两种视觉标签。其中高速高分辨率红外摄像机采用内置850nm红外光源阵列，120万像素红外CD，配合宽焦距范围镜头，视场角度可达90°以上。为减小系统延时，提高手术医生的体验感，研究基于FPGA的视觉数据并行计算定位算法，在相机本地通过FPGA快速计算得到单视角的定位数据，配合高速以太网标准的数据传输总线，能够达到20帧以上的满分辨率传输。中央控制器实时集多个相机的目标定位数据，进行信息融合计算，得到手术器具的高精度实时6自由度位姿。

团队研发了手术视觉当行定位系统，采用多相机系统对带有视觉标签的手术 器具进行实时定位和目标跟踪，视觉标签采用非对称分布的红外反射球，支持有 源和无源两种视觉标签。其中高速高分辨率红外摄像机采用内置 850nm 红外光源 阵列，120 万像素红外 CCD，配合宽焦距范围镜头，视场角度可达 90°以上。为 减小系统延时，提高手术医生的体验感，研究基于 FPGA 的视觉数据并行计算定 位算法，在相机本地通过 FPGA 快速计算得到单视角的定位数据，配合高速以太 网标准的数据传输总线，能够达到 200 帧以

成果简介： 本项目针对目前面向肿瘤诊疗的纳米材料在安全性和有效性等方面的缺陷与不足，创新性地提出了基于临床用近红外荧光诊断试剂与生物相容性高分子材料，理性设计与构建了一系列近红外光激发下兼具光动力活性和光降解性的荧光两亲性聚合物，其自组装形成的核-壳结构纳米材料。聚合物合成工艺、纳米材料制备工艺简便、可控、易放大。在动物体内实验结果表明本类纳米材料能够高

心血管微创手术磁导航技术是指手术者通过计算机远程控制系统操作由两个半球形的永久磁体和推进系统组成的设备，利用磁场来引导导管行进的方向，从而对一系列复杂多变、危险系数大、常规介入手术方法失败的多种心脏病变进行介入治疗的一项新技术。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 心血管微创手术磁导航技术是指手术者通过计算机远程控制系统操作由两个半球形的永久磁体和推进系统组成的设备，利用磁场来引导导管行进的方向，从而对一系列复杂多变、危险系数大、常规介入手术方法失败的多种心脏病变进行介入治疗的一项新技术。国内外多项病例报告显示，该技术不仅能够减少术者和患者的X射线暴露时间，而且能够提高各种介入手术的成功率，扩大了介入手术的适应病症范围，同时减少了手术带来的负面影响及潜在的风险。 由于磁导航系统价格昂贵，一个配备有磁导航系统的电生理导管室的造价是常规电生理导管室的3倍左右，这是磁导航系统在国内普及遇到障碍的原因之一。此外，传统的磁导航技术中，实现一个磁场坐标的定位需要同时使用三个单轴磁场传感器，且传感器与计算机通过有线连接，这种方案限制了磁导航的定位精度，同时也增加了手术的难度。因此，如何对现有磁导航技术进行技术创新，使其成本降低的同时还能让手术更加精准，过程更加简单，是未来国内磁导航需要攻克的难题。 图1 单器件实现三维磁传感原理 图2 系统框图 三、技术优势 本成果提出的磁导航技术方案中，一个磁场传感器便可以实现三个方向的磁场感知，具有高的空间分辨率和集成度，极大地缩减附有传感器端的导管尺寸，同时利用无线传输技术使心脏微创介入手术变得更加简单。 性能指标 线性度范围：x方向：±20Oe，y方向：±20Oe ，z方向：±20Oe； 灵敏度：x方向：377V/A/T，y方向：345V/A/T ，z方向：625V/A/T； 线性度误差：x方向：2.3%，y方向：2.9% ，z方向：3.3%。 四、专家介绍 游龙，华中科技大学光学与电子信息学院教授，博士生导师，自旋电子器件及系统课题组组长。自2001年起一直从事自旋电子技术国际前沿课题包括磁记录、磁传感和磁逻辑等领域相关的物理、材料及器件研究。近五年来，面向国家重大需求和国际前沿，在非挥发性随机存储器、自旋神经形态器件、自旋逻辑计算电路、自旋信息安全芯片和磁场传感器等领域开创性地提出了多项重要的新技术概念和设计方案，尤其首次实现了使用单个器件对三维磁场的探测以及存储。相关成果以第一作者或通讯作者已在Nature Nanotechnology, Nature Electronics, Proceedings of National Academy of Science (PNAS), Nano letters等国际学术期刊发表40余篇学术论文。

成果的背景及主要用途： 近距离放射治疗是通过穿刺手术将放射性药物植入病灶，通过放射性药物阻 断癌细胞增殖，达到治疗的作用。课题组主要研究低辐射损害、高精度、高可靠 性，核磁兼容微创放疗手术机器人，图像导航手术辅助平台等技术；满足三维精 准微创放疗手术需求。 技术原理与工艺流程简介： 1. 机器人系统设计及制造 通过对图像导航的近距离粒子植入引导机器人结构设计及控制部分的研究， 解决了核磁图像导航机器人结构兼容性、材料兼容性和控制兼容性等难题。解决 了超声图像导航机器人的自动控制技术和基于图像及电磁传感装置的反馈控制 技术。 在穿刺针局部放入放射性粒子，经微创进入人体后，放射性粒子会留在体内 发生作用。目前已有成品，下一步开发目标是可以放入液体药物，经手术机器人 直接注入病灶中。 2. 图像导航系统平台 自主研发具有自主知识产权的图像导航手术辅助平台软件。能够完成病人的 数据管理，三维重建，三维剂量规划，术中导航和术后验证等功能，是微创放疗 手术必不可少的部分。 本软件特点是能否针对用户需求进行模块化组合，减少用户投入。软件能实 现多种图像模式融合，便于术前核磁、CT 检查与术中超声图像导航的匹配。三 维剂量规划可以实现保护周边健康器官，最大限度进行放疗的作用。 3. 力学机理及轨迹规划 轨迹规划是手术规划的重要组成部分，在局部放疗手术中，粒子的准确植入， 是躲避重要器官，准确到达目标位置，获得准确剂量的关键技术。本技术通过对 穿刺过程针与人体软组织力学的研究，确定穿刺点及最优手术轨迹。 应用领域：医院、医疗器械公司技术转化条件：大型医疗器械公司 合作方式及条件：根据具体情况面议

本系统包括位置跟踪和被动机械臂两个硬件平台，前者用于采集手术对象和器械的位置信息并量化医生手术操作；后者用于固定手术路径并辅助医生完成精密手术操作；在此基础上，根据临床环境制定科学合理的计算机辅助手术方案、操作规范和安全控制策略。提高了手术精度和安全性。本课题已经成功完成脊柱磨削导航手术一例，机械臂辅助髓内钉远端固定手术一例。 本项目成功完成了全球第一例计算机辅助下的脊柱减压手术，解决了目前骨科手术临床中普遍存在的医学图像信息使用不充分，手术精度不高，X射线辐射伤害大等具体问题。

本成果为自主研发的神经外科智能导航与手术机器人系统，核心包括手术规划软件、导航定向系统、机器人辅助器械定位和操作系统。 该系统能够提供开放的人工智能建模与手术规划功能，让建模与规划更加智能；提供个性化3D打印部件功能，让导航设置更简便，术中操作更安全；具有界面友好、功能强大的神经外科建模与手术规划软件，支持CT/MRI多模态图像自动配准融合、智能重建、解剖测量、手术方案设计等功能。此手术机器人可用于脑外科手术、活检、电极测量、囊肿或血肿等手术。机器臂可实现精确的术中定位，手术更加微创，并且可以连续稳定工作，降低医生疲劳程度，提高手术安全性。

依多训内镜手术培训机器人依托云平台，将医学病理，影像数据、手术培训智能分析引擎等绝密数据及算法存储于云端。 打破传统内镜手术培训的模式，为广大用户带来系统化，精确化，数量化的手术仿真培训教学。系统集人机交互人工智能、VR、AR、医疗影像、机械电子等多个当代学科最尖端技术于一体，可广泛用于医疗行业的各个临床手术培训。

项目简介 本成果涉及一种医用导航设备，尤其是一种用于髓腔锉切削股骨腔手术的导航设备。 本成果的有益效果通过采集单元与定位板上的凹槽确定空间的坐标系，通过探棒上 的凹槽确定患者股骨髓腔中心线，从而确定骨髓腔中心线与髓腔锉切削导路中心线相对 位置关系，并通过调整髓腔锉切削导路，使切削导路中心线尽可能与患者股骨髓腔中心 线相重合，提高股骨柄假体一次植入成功率。本成果处于发明专利授权公布阶段 适用范围、市场前景 适用范围：骨科髋关节置换手术髓腔锉切削患者股骨腔松质骨手术导航。市场前景： 我国

小试阶段/n该研究成果提出了面向编队飞行任务的脉冲星/星光多普勒组合导航方法，涉及一种基于星光多普勒频移的相对导航方法。将其分别与X射线脉冲星绝对导航和相对导航结合，可实现转移段和环火段的高精度自主导航。面向转移段末期，提出了太阳光谱不稳定下的脉冲星/多普勒差分组合导航方法。该方法测量了相对于太阳和火星的多普勒速度信息，并将二者的差分信息被用作导航测量，消除了太阳光谱不稳定性对多普勒速度测量的影响。该成果的定速精度能达到1cm/s量级。。该成果可为深空探测器提供实时高精度的自主导航定位定速信息，在深