传统的手术导航系统需要术者将视线在显示屏和病灶区之间切换，为了解决这个问题，引入了增强现实手术导航技术。为解决介入类手术中术者无法直接观察到患者病灶与手术器械的相对位置的问题，设计了一种面向介入类手术的增强现实导航系统。术前以Unity软件为开发平台设计虚拟手术路径，并实时显示术中病灶区与手术器械的相对距离。利用头骨和梯台实验对导航系统进行了精度验证，虚拟显示的误差约为3.3 mm。该研究证实了增强现实手术导航在介入类手术术前规划和术中实时引导的可行性。

临床手术仍然是治疗疾病的主要办法之一，而目前外科手术中医生难以通过肉眼观察、超声等方法确定肿瘤边界、残余病灶以及微小转移病灶，这些传统方法在很大程度上可能会造成癌症术后复发。近红外二区聚集诱导发光（NIR?Ⅱ AIE）材料作为荧光手术导航试剂，其快速发展为解决这个问题提供了新的技术支持。本文基于NIR?Ⅱ AIE分子的结构设计，通过分析其结构，依据NIR?Ⅱ AIE荧光在手术导航中的研究进展，分别就NIR?Ⅱ AIE材料在肿瘤切除手术、检测切除淋巴结手术以及在其他组织中的应用进行详细分析，讨论了目前存在的一些问题，并对NIR?Ⅱ AIE材料手术导航应用的未来发展进行了展望。

在眼科显微手术中，传统的术中成像方式由于缺少深度信息，限制了内部结构和手术器械的可视化。光学相干层析成像技术(OCT)是一种非接触式断层成像技术，由于其能提供深度信息、非侵入、成像快、分辨率高等优点，被广泛应用于眼科手术的术中导航。典型的OCT设备可分为手持OCT和显微镜集成OCT。本文简要介绍了时域OCT和频域OCT的原理和发展，回顾了OCT眼科手术导航设备的发展历程，并对各个类别中有代表性的OCT系统进行了介绍，对其成像原理、性能、优缺点等进行了描述和对比，最后对该技术在眼科手术中的应用做出了总结和展望。

当前手术导航系统在使用时，医生的视线要在显示屏和患者之间来回切换，容易造成医生的视觉疲劳，进而影响手术安全性。针对这种限制，提出了一种基于双目视觉和混合现实的光学手术导航仪，可以在视线不离开手术区域的情况下进行外科手术导航。设计了一种新型虚实配准方案，建立虚拟空间和现实世界之间的映射关系，并通过数据处理单元和眼镜的无线通讯，实现了虚拟模型的实时虚实融合显示。对光学导航仪的精度进行了验证，并对虚拟头骨模型进行虚实融合显示实验。结果表明，虚拟模型和真实模型间的误差在4.5 mm左右，实时帧率在15 帧/s左右，验证了系统方案的可行性，展现了临床应用的潜力。

近红外光学跟踪系统以其高精度、便捷的特点迅速发展成为手术导航中的重要组成部分。基于双目视觉设计了一套高精度、低成本的光学跟踪系统，该系统使用安装在器械上的被动标记球（NDI Passive Sphere）作为标记，并在双目相机镜头前添加近红外滤光片，以消除环境光的干扰。首先，采用轮廓过滤算法，用于标记轮廓的提取，使用最小二乘椭圆拟合算法获取标记投影中心的像素坐标；其次，设计了器械识别算法，使每个器械可以单独有序储存标记球的中心像素坐标，用于多个器械的分辨；最后，通过左右视图对应标记中心匹配，重建其空间坐标，进而推导出器械尖端在世界坐标系中的坐标。实验使用该系统跟踪器械，利用器械的无规则摆放实验验证了器械识别算法的准确性和鲁棒性，准确率达95%，平均识别时间仅需4 ms。并对系统进行了稳定性、静态定位精度、动态跟踪等测试。结果表明：稳定性误差可达0.13 mm，静态定位精度可达0.373 mm，所提出的近红外光学跟踪系统具有较高的精度和稳定性，可以满足手术导航的要求。

增强现实手术导航系统实现虚拟器官与真实场景的融合叠加显示，便于医生手术操作。综述了增强现实技术在不同临床领域中应用或研究的手术导航系统。鉴于增强现实技术为手术导航系统提供了更好的显示方式，从视频显示技术、立体显示技术和投影显示技术3种方式对术中增强现实显示技术进行分类总结。针对最有前景的投影显示技术，综述了针对解析表面和非解析表面的投影畸变校正关键技术的发展、方法及特点。最后，对投影显示技术的难点和未来发展趋势进行了展望。