范德堡大学 · 博士后研究员
向博文
Bowen Xiang, Ph.D.我致力于开发混合现实手术导航系统——通过全息影像引导外科医生洞见体内深处，聚焦于面向精准肝脏手术的图像引导介入技术。
肖像 · 2026
纳什维尔
BOWEN XIANG · PH.D
VANDERBILT · BME
§ 01 · 研究方向
窥见身体内部的技术
我的研究方向是混合现实手术导航系统——将患者个性化的解剖结构以增强现实的方式叠加在真实手术视野之上。工作涉及三维计算机视觉、生物力学与头戴显示硬件的交叉领域，我构建端到端的系统方案：实时追踪手术工具、对器官形变进行补偿，并在术中为外科医生呈现稳定、直观的全息引导影像。
我所探索的核心问题是：如何让数字化的解剖模型在手术室中获得足以信赖的精度与稳定性？ 这意味着需要系统性地量化全息图稳定性、深度感知精度、眼动追踪准确性与亚表面目标定位精度，并让整个工作流程中的每一项指标都能经得起临床推敲。
i.
混合现实手术导航
基于 HoloLens 2 与 Magic Leap 2 的自包含式增强现实导航系统，面向腹腔镜与开放式肝脏手术。
ii.
术中表面采集
比较接触式数字化与非接触式深度传感方法，用于软组织的模型-病人配准。
iii.
形变校正
基于物理建模的配准流程，将术前影像与术中器官实时对齐。
iv.
头戴设备评估
对全息图漂移、眼动追踪角度误差、标记追踪与深度相机精度进行定量基准测试。
§ 02 · 学术出版
同行评审论文
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J · 01Mixed Reality Surgical Navigation System for Liver Interventions with Comprehensive Validation using Subsurface Target LocalizationIEEE Transactions on Biomedical Engineering · 2025审稿中
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J · 02Journal of Medical Imaging · 12(5), 055001 · 2025 年 10 月期刊
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J · 03Journal of Medical Imaging · 11(2), 025001 · 2024 年 3 月期刊
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J · 04ReSNA: A Robotic-Enabled Surgical Navigation Assistant for Breast-Conserving SurgeryIEEE Robotics and Automation Letters (RA-L) · 2026审稿中
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J · 05Insertion Network for Image Sequence CorrespondenceJournal of Medical Imaging · 2026审稿中
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J · 06Clinical Evaluation of Deformation-Corrected Image Guidance for Laparoscopic Liver Surgery: A Prospective Blinded Randomized StudySurgery · 2025审稿中
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J · 07bioRxiv · 2020期刊
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C · 01Proc. SPIE 13927, Medical Imaging 2026: Image-Guided Procedures · 2026 年 4 月会议
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C · 02Proc. SPIE 13408, Medical Imaging 2025: Image-Guided Procedures · 2025 年 4 月会议
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C · 03Proc. SPIE 12466, Medical Imaging 2023: Image-Guided Procedures · 2023 年 4 月会议
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C · 04Proc. SPIE 13927, Medical Imaging 2026: Image-Guided Procedures · 2026 年 4 月会议
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C · 05Proc. SPIE 13927, Medical Imaging 2026: Image-Guided Procedures · 2026 年 4 月会议
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P · 01Self-Contained Surgical Navigation System in Augmented Reality Head Mounted Device美国专利申请号 63/757,494 · VU25032P1 · 2025 年 2 月专利
§ 03 · 研究经历
研究轨迹与学术训练
2025 — 至今
博士后研究员
范德堡大学 · 生物医学工程系 · 课题负责人：Michael I. Miga 教授
- 对下一代混合现实头显（Magic Leap 2）进行全面技术评估，包括全息图稳定性、深度感知精度、眼动追踪准确性与标记追踪性能，以确定其临床适用性。
- 将已开发的手术导航系统迁移到更先进的混合现实平台，以提升实时性能、追踪鲁棒性与系统完整性，推动该技术更接近术中应用与临床转化。
2020 — 2025
博士研究
范德堡大学 · 生物医学工程博士 · 研究导师：Michael I. Miga 教授
- 开发了一套综合混合现实手术导航系统，用于精准肝脏手术，集成了实时工具追踪、先进的形变校正算法与动态三维解剖可视化，显著提高了全息图稳定性与手术精度。
- 基于 HoloLens 2 平台开发了增强现实系统，用于实时超声影像的原位可视化，通过逆反射标记实现超声探头的由内向外空间追踪。
- 设计并验证了一套全息二维面板显示系统，模拟传统手术导航中的四屏布局。
- 研究并比较了非接触式与接触式数字化方法，以改善软组织的模型与实体对齐。
- 参加 2024 年太空前沿加速器计划（与 Blue Origin、Space Foundation 合作），探索面向太空商业化的生物医学创新。
2019 — 2020
毕业设计 · Watkins 实验室
弗吉尼亚大学 · 肿瘤学系 · 导师：William Tyler Watkins 教授
- 构建并验证了实时剂量计算器，为医生提供即时的剂量-体积估算，简化临床决策流程。
- 开发 MATLAB 脚本，在目标边界应用 HGDS/LDS 函数，实现对危及器官的精确剂量-体积直方图（DVH）估算。
2018 — 2019
本科研究助理 · 朱氏实验室
弗吉尼亚大学 · 药理学系 · 导师：J. Julius Zhu 教授
- 编写 MATLAB 代码，将电子显微镜图像转换为三维色彩图，便于精确定位神经元兴奋点。
- 利用指数衰减模型分析显微镜数据，揭示了 ACh 与 DA 在星形胶质细胞与神经元中约 1 µm 的传导距离。
§ 04 · 教育与荣誉
学位、奖项与学术服务
教育背景
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生物医学工程 · 博士范德堡大学 · 田纳西州纳什维尔2020 — 2025
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生物医学工程 · 学士弗吉尼亚大学 · 优异荣誉毕业2018 — 2020
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生物系统工程弗吉尼亚理工大学 · 布莱克斯堡2016 — 2018
奖项与学术服务
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Thomas R. Harris 研究生奖学金范德堡手术与工程研究所 (VISE)2020
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大学荣誉与工程学院院长名单弗吉尼亚大学工程学院2016 — 2020
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特邀审稿人 · IEEE T-MRBTransactions on Medical Robotics and Bionics2026
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特邀审稿人 · CMPBComputer Methods and Programs in Biomedicine2026
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特邀审稿人 · Clinical Medical InsightsOncology · Invited Reviewer2025
§ 05 · 教学与报告
指导、教学与学术报告
教学与指导
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VISE 暑期研究员计划导师指导学生：Richie Dix · 范德堡大学2025
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VISE 暑期研究员计划导师指导学生：Nathan Hammond · 范德堡大学2024
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助教 · 生物医学工程计算分析弗吉尼亚大学2019 秋
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助教 · 线性代数 I弗吉尼亚大学2019 春
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助教 · 微积分 III弗吉尼亚大学2018 秋
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助教 · 定量细胞生物学弗吉尼亚理工大学2017 秋
代表性学术报告
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Surgical Navigation System for Liver Surgery Based on HoloLens 2大会报告 · SPIE Medical Imaging · IGPRM 会议2025-02
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综合混合现实肝脏手术导航系统现场演示 · Nemertes Next 产业大会 · 纳什维尔2025-04
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Comparison Study of Intraoperative Surface Acquisition Methods大会报告 · SPIE Medical Imaging · IGPRM 会议2023-02
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基于追踪术中超声的表面采集对比研究VISE 研究进展研讨会 · 范德堡大学2022-08
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基因编码的乙酰胆碱与单胺类传感器特邀报告 · CVCSN2019-04