手術(shù)定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種手術(shù)定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今的醫(yī)學檢查治療進入了微創(chuàng)時代。像腹腔鏡、內(nèi)窺鏡(如胃鏡、腸鏡、支氣管鏡)和手術(shù)機器人等都是微創(chuàng)技術(shù)的代表。在這些代表技術(shù)中，各種攝像頭是主要觀察工具。它們?nèi)〈巳搜?，主要用來?zhí)行兩個任務(wù):1、識別病變和病變在人體的位置；2、識別手術(shù)器械和器械在人體的位置。
[0003]手術(shù)器械比較大，攝像頭識別起來沒有難度。但是對于識別病變，特別是早期病變，攝像頭有一定難度。原因在于:1、攝像頭成像技術(shù)利用的是可見光。可見光能看到表面的病變或組織者結(jié)構(gòu)，看不到隱藏在深層的病變或者組織結(jié)構(gòu)。比如，腹腔鏡手術(shù)中，攝像頭能看見大的腫瘤，卻看不見深層供應(yīng)腫瘤的血管。2、手術(shù)前發(fā)現(xiàn)病變的技術(shù)未必是攝像頭類技術(shù)，也可能是其它影響學檢查，如超聲、核磁、CT等。這些技術(shù)的原始信號采集方式與攝像頭的原始信號采集方式不同，各自擅長發(fā)現(xiàn)的病變種類也不相同。一些早期病變，用其它技術(shù)能早期發(fā)現(xiàn)，用攝像頭技術(shù)要等晚一些才能發(fā)現(xiàn)。比如核磁或鉬靶發(fā)現(xiàn)的一些早期乳腺癌，在攝像頭的觀察下卻和正常組織差別不大，難以區(qū)分。
[0004]目前常用的方法是:1、早期手術(shù)，醫(yī)生術(shù)前結(jié)合那些影像檢查結(jié)果，人為估計一個大概的病變區(qū)域(比如左乳房外側(cè)1/4象限)，以縮小一些手術(shù)中探查的范圍，以期望能提高發(fā)現(xiàn)病變的概率。2、繼續(xù)觀察，等病變長大，相對不那么早期，再來手術(shù)。但是這兩種方法依然各有不足。后者無疑拖延了病情，耽誤了治療。前者雖然可以增大一些早期發(fā)現(xiàn)的概率，但是基于人為估計的范圍定位仍然不夠精確，手術(shù)中還是要花費大量的時間和精力來定位，并且仍然做不到理論上能確保發(fā)現(xiàn)病變。
[0005]也有一些人提出新的解決辦法。CN200680020112專利提到一項技術(shù)，為手術(shù)機器人提供一種專門在術(shù)中使用的腹腔鏡超聲探頭，該探頭產(chǎn)生2D圖像，經(jīng)過處理器處理能生成至少一部分3D解剖圖像。之后該圖像和攝像頭圖像均傳輸?shù)教幚砥?，?jīng)處理后在顯示屏上以攝像頭圖像為主畫面，超聲圖像為輔畫面的形式展示出來。且該設(shè)計還能完成3D攝像頭視圖與2D超聲圖像切片的比較。
[0006]CN201310298142專利提到另一項技術(shù)。該技術(shù)將術(shù)前的3D影像轉(zhuǎn)化成虛擬超聲圖像，與術(shù)中超聲配準，得出的圖像再與手術(shù)中的內(nèi)窺鏡圖像做融合，最后在云平臺上完成術(shù)后評估。
[0007]上述兩種專利采用的都是即時超聲圖像與即時攝像頭圖像的比較技術(shù)，也都引入了內(nèi)窺鏡超聲探頭或腔鏡超聲探頭(也譯做探針)的概念。由于都是同一時間同一地點的即時圖像，處理器省去了究竟該尋找哪一張超聲圖像來與當前的攝像頭圖片比較的問題，簡化了軟件運算，付出的代價是要添置專用的硬件-內(nèi)窺鏡超聲探頭或腔鏡超聲探頭(也譯做探針)ο但是這兩個方案在沒有專門的內(nèi)窺鏡超聲探頭或腔鏡超聲探頭(也譯做探針)醫(yī)院中無法使用，限制了應(yīng)用范圍。實際醫(yī)療環(huán)境中需要一種通過改善軟件，降低對硬件設(shè)備依賴性的方案。
[0008]CN201310298142專利還有其它問題:1/這項技術(shù)的云服務(wù)器功能后置，云端服務(wù)器的功能被放在流程的最后環(huán)節(jié)-術(shù)后評估的階段進行。2/云服務(wù)器功能與其它配準功能并聯(lián)，降低了使用者對云服務(wù)器的依賴性。醫(yī)生使用該系統(tǒng)，不使用云服務(wù)器，一樣可以完成術(shù)前3D圖像獲取，與術(shù)中超聲即時圖像融合，新融合圖像再與手術(shù)中攝像頭圖像融合的過程。上述兩點使得大量運算工作必須在本地端的處理器完成，對本地處理器的配置提出了一定要求。而移動設(shè)備和可穿戴設(shè)備先天受體積限制，與臺式機甚至工作站比，不容易滿足這些配置要求。
[0009]基于上述，提供一種無需專用的術(shù)中超聲設(shè)備，能實現(xiàn)術(shù)前非即時影像數(shù)據(jù)與術(shù)中可見光的即時圖像的對比；對軟件運行環(huán)境要求低，方便移動設(shè)備或可穿戴設(shè)備對3D圖像的讀取甚至顯示融合后結(jié)果；還要從理論上保證只要早期檢查能發(fā)現(xiàn)病變的位置，術(shù)中就能找到病變的定位系統(tǒng)，對于真正普及早期發(fā)現(xiàn)，早期治療有重要的醫(yī)學意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種手術(shù)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對原有腹腔鏡、醫(yī)用內(nèi)窺鏡和機器人采用的手術(shù)定位系統(tǒng)的不足，提供了一種把與光學攝像頭的原始信號采集方式不同的影像學檢查的數(shù)據(jù)在云服務(wù)器端先行做3D可視化處理再與光學攝像頭的視頻或圖像數(shù)據(jù)融合，以提高手術(shù)中病變發(fā)現(xiàn)率的手術(shù)定位系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0012]手術(shù)定位系統(tǒng)，該手術(shù)定位系統(tǒng)通過可見光即時圖像和影像學非即時圖像的直接對比而完成定位；所述系統(tǒng)包括DICOM數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù)據(jù)可視化運算處理模塊、可見光圖像輸入模塊、中心處理模塊、圖像顯示輸出模塊；所述
[0013]數(shù)據(jù)可視化運算處理模塊位于云端，與中心處理模塊連接，接收DICOM數(shù)據(jù)輸入模塊的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)進行可視化處理后，將患者的3D模型數(shù)據(jù)傳遞到中心處理模塊和/或圖像顯示輸出模塊；
[0014]DICOM數(shù)據(jù)輸入模塊與所述數(shù)據(jù)可視化運算處理模塊連接，用于將檢測到的數(shù)據(jù)以DICOM文件的格式上傳；
[0015]可見光圖像輸入模塊和所述中心處理模塊連接，用于將術(shù)中實時圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行奶幚砟K；
[0016]中心處理模塊，用于接收所述可見光圖像輸入模塊傳來的圖像數(shù)據(jù)和可視化處理模塊傳來的3D模型數(shù)據(jù)；
[0017]圖像顯示輸出模塊分為中心處理前顯示輸出模塊和中心處理后顯示輸出模塊；兩顯示輸出模塊分別獨立存在，單獨運行；中心處理前顯示輸出模塊與所述云端數(shù)據(jù)可視化運算處理模塊連接，用于顯示所述3D模型；中心處理后顯示輸出模塊與所述中心處理模塊連接，用于顯示光學圖像和3D模型。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點:
[0019]1、以影像學數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成術(shù)前非即時的影像3D模型，再和術(shù)中的即時攝像頭圖像做融合，可以降低對術(shù)中設(shè)備的要求，比如無需專門的腔鏡超聲或內(nèi)窺鏡超聲設(shè)備，只需利用常規(guī)的術(shù)前影像檢查結(jié)果即可。該方法理論上能確保100%病變的位置在3D模型上顯示出來，攝像頭只要關(guān)注手術(shù)器械和標志性解剖結(jié)構(gòu)在3D地圖上的相對應(yīng)位置即可。
[0020]2、先在云端完成大量復雜運算，生成3D模型，且該云計算模塊與其它模塊為串聯(lián)流程，可以強制云模塊的使用，降低系統(tǒng)對本地硬件環(huán)境的要求，方便手術(shù)前規(guī)劃時把3D圖像顯示在低端配置的移動設(shè)備或穿戴設(shè)備上。
【附圖說明】
[0021]圖1是手術(shù)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
[0023]如圖1所示，為手術(shù)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，所述手術(shù)定位系統(tǒng)通過可見光即時圖像和影像學非即時圖像的直接對比而完成定位；該系統(tǒng)包括DICOM數(shù)據(jù)輸入模塊100、數(shù)據(jù)可視化運算處理模塊200、可見光圖像輸入模塊300、中心處理模塊400、圖像顯示輸出模塊；所述
[0024]數(shù)據(jù)可視化運算處理模塊位于云端，與中心處理模塊連接，接收DICOM數(shù)據(jù)輸入模塊的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)進行可視化處理后