
基于混合现实技术的腹腔镜子宫肌瘤剔除术全流程规划研究实训营
项目时间:2026 冬季
地点:北京市·北京航空航天大学

项目时间:2026 冬季
地点:北京市·北京航空航天大学
Academic Introduction of the Project
随着微创外科与医学影像技术的快速发展,腹腔镜子宫肌瘤剔除术因其创伤小、恢复快而被广泛应用于子宫肌瘤的治疗。然而,手术过程中的病灶精准定位与切口路径规划问题仍是制约其进一步推广的关键因素之一。腹腔镜作为该术式的核心观察手段,依赖二维监视器画面,缺乏三维深度感知,尤其在肌壁间深部肌瘤、多发肌瘤及靠近子宫内膜或血管的复杂病例中,容易出现病灶辨识不清、残留或毗邻结构损伤。这些定位与规划上的偏差会与术中气腹建立、器械牵拉所导致的子宫形变叠加,导致手术时间延长、出血增多甚至生育功能受损。
因此,如何在术前完成精准的全流程规划并在术中实现实时空间引导成为研究热点。混合现实技术作为一种可行的术中可视化手段,近年来受到广泛关注。通过将患者 CT、MRI 影像分割重建后的子宫、肌瘤、内膜及血管全息模型以 1:1 比例叠加至术野并随解剖结构动态配准,可以显著提升术者对病灶空间位置的判断能力,从而优化切口选择、缩短手术时间并降低出血与损伤风险。
本实训营旨在探索适用于腹腔镜子宫肌瘤剔除术的混合现实全流程规划方案,为精准化、微创化妇科手术的开展提供理论与技术支持。
Core Theoretical and Experimental Skill System
该实训营的核心理论与实验技能体系围绕“基于混合现实技术的腹腔镜子宫肌瘤剔除术全流程规划”展开,在核心理论层面,深度融合混合现实、医学可视化、手术规划与微创外科交叉知识,聚焦于解决传统腹腔镜二维视觉缺乏深度感知、病灶定位不准等痛点,系统学习患者CT/MRI影像分割与三维重建原理(涵盖子宫、肌瘤、内膜、血管全息模型),掌握通过1:1比例叠加至术野以实现术前精准全流程规划与术中实时空间引导的机制;在实验技能层面,体系涵盖多模态影像三维重建、术前规划、全息配准与术中导航等关键技术实操,学员将在教授及硕博助教指导下,学习设计高精度与实时兼容的手术规划方案,通过构建仿真模型与体模实验体系,评估不同体位、气腹压力及器械操作下的配准精度、形变误差及手术效率,并掌握混合现实设备佩戴、无菌流程、临床学习曲线探索以及生化/机械实验室的安全实操规范,最终形成多模态、多类型肌瘤的混合现实全流程手术规划与评价能力。
Participatory Significance
本项目适配电子信息工程、计算机科学、网络安全、人工智能等 STEM 核心专业,契合 MIT、CMU、UCB、帝国理工、UCL 等海外顶尖院校对*工程交叉领域科研经历*的选拔偏好。 不同于纯理论项目,学生可在上海交通大学国家重点实验室环境内实操,完成射频信号采集、深度学习模型训练等核心实验。真实工程科研经历,可为申请文书、面试储备系统设计、算法调试、数据解读素材,佐证工程实践能力与学术潜力。同时,学生可获得国家重点实验室教授依据真实科研表现出具的推荐信,强化留学申请竞争力。
学生将完整参与从问题建模到算法实现的科研全流程,运用 Python 编程、真实射频数据集,获取一手实验数据。依托真实数据产出的论文可直接作为 Common App/UCAS 申请的学术成果证明。学生可撰写综述或研究型论文,优秀成果可投递青少年科创期刊,或投稿 EI/CPCI 会议摘要;同时掌握 IEEE 等顶刊规范的科研写作逻辑。
本课题方向适配 Intel ISEF(工程 / 计算机方向)、Regeneron STS 等国际顶尖赛事,同时匹配全国青少年科技创新大赛、“挑战杯” 等国内核心赛事,也可满足 EPQ 研究性学习要求。项目拥有完整的**问题建模 — 算法设计 — 实验验证 — 结论优化**科研闭环,产出真实实验数据与代码,提升参赛成果可信度,助力学生从容应对赛事答辩中评委针对技术细节的提问。
在教授面对面指导下,学生独立调试算法、分析异常数据,锻炼工程思维与问题拆解能力。学生将熟悉对标海外高校实验室的代码规范、文档撰写及学术沟通模式,沉浸式科研体验消除前沿通信与 AI 领域的科研距离感,助力学生做好专业方向选择,为长期学术发展打下扎实根基。
Faculty Advantage

北京航空航天大学计算机学院教授、博士生导师,国家万人计划青年拔尖人才。本科硕士就读西北工业大学,英国伯恩茅斯大学博士,曾在美国伦斯勒理工大学医学模拟中心开展研究,2013 年通过北航 “卓越百人计划” 回国任教,拥有丰富的海内外顶尖科研经历。

主要研究虚拟手术、计算机动画、手术导航与医学可视化,在 IEEE TMI、IEEE TVCG、IEEE VR 等顶刊顶会发表论文 60 余篇,授权专利 12 项,含美国专利 2 项。研发多款世界首创手术虚拟训练系统,自主研发的 UniLapsim 系统已产业化落地,斩获中国电子学会科技进步一等奖、英国皇家学会牛顿基金等多项国内外重磅奖项。

教授统筹全部线下实践安排,保持每日和学生进行学术沟通,遇临时外出可切换线上指导。采用理论讲授搭配硕博助教实操带教,细致示范实验流程与安全规范,鼓励学生主动提问探讨。擅长打通计算机技术与临床医学的交叉壁垒,引导学生从工程视角思考微创外科的真实临床痛点,培养跨学科科研思维。
Project Gains

项目采用**闭环式教学**,学生在实操实验之外持续复盘总结,搭建属于自己的科研思维。通过「观察 — 分析 — 验证 — 总结」的完整逻辑,训练独立思考与问题解决能力,建立系统化科研思路。
项目习得的科研方法可跨学科迁移,不只局限单一方向,能够应用于其他学科研究,有效提升学生跨学科科研能力。

熟练运用知网、PubMed、谷歌学术、Web of Science、JSTOR 等数据库检索、筛选文献;学习通过文献调研锁定研究问题、挖掘研究空白,为实验方案搭建理论支撑。

掌握学术写作方法,学习选题、框架搭建与内容打磨;学会将实验数据整理成逻辑严谨、具备深度的学术文稿,掌握文献综述、数据分析与结果讨论的撰写规范。

动手实操积累基础实验能力,涵盖小鼠脑组织取材与处理、免疫荧光标记、荧光显微成像、动物行为学实验等,为大学学习与后续科研筑牢实操根基。

让中学生提前接触大学科研核心内容,为长远学术发展打下扎实根基。
Rigid Output Results

深度挖掘学科兴趣,锁定专业赛道,搭建清晰的学业规划与留学申请路径,摆脱选择迷茫。
国内顶尖实验室教授亲授科研理论,手把手指导动手实践,沉浸式感受前沿学术氛围,直击科研核心。
项目报告可直接适配 EPQ 提交,同时可延伸用于学科竞赛、科创赛事等多元场景,一次投入实现多重成果产出。
积累真实科研经历,充分证明学术潜力,提前适配海外大学学习模式,筑牢名校申请竞争力。
收获教授推荐信 + 高质量研究性报告,支持论文发表,为个人履历增添重磅背书,助力冲刺梦校。