CN110570924B - 一种面向肿瘤消融的远程诊疗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种面向肿瘤消融的远程诊疗系统及方法。该面向肿瘤消融的远程诊疗系统包括诊疗系统与微波消融治疗计划系统，所述诊疗系统与微波消融治疗计划系统进行集成，以便医生在会诊时通过微波消融治疗计划系统，辅助医生制定合理的手术计划，为病人制定治疗计划。本发明提供的面向肿瘤的远程诊疗系统及其方法通过网络实现便捷有效的远程医疗方式，使患者通过本地医院会诊的方式即可完成复杂疾病的治疗，大大减少了由于奔波导致的病情加重风险，节省患者的看病时间和费用，提高了就诊的效率。

Description

一种面向肿瘤消融的远程诊疗系统及方法

技术领域

本发明涉及远程诊疗技术领域，特别是涉及一种面向肿瘤消融的远程诊疗系统及方法。

背景技术

面对面的诊疗仍是目前医患诊疗模式的主要特点，随着现代信息技术和网络通信技术的发展，远程医疗会诊技术可以对有限的医疗资源进行高效的分配和使用，远程专家端实时通过视频会诊对病人的病情讨论分析，并给出治疗方案，使病人在本地即可享受大医院同等的医疗就诊服务，能及时的控制病情发展，解决挂号难、就诊时间长、奔波劳累等就诊问题。

目前大多数地区医院已经建立了远程诊疗系统，现有诊疗系统提供病人病历档案的建立，医学影像资料存储，视频语音会诊，提交诊断意见以及随访系统等关键功能结构。该方式中，诊疗系统只是针对诊疗系统基本功能结构进行优化完善，而没有考虑与治疗计划系统进行多系统集成，无法满足肿瘤患者的远程就诊需求。专家进行诊断的过程中，通过基层医院提交的影像资料，通过经验只能进行有限的诊断，无法提供具体的诊断建议(如针对病灶范围给出合适的治疗剂量)，没有与三维可视化治疗系统相结合，无法避免传统手术治疗计划的缺点，患者只有选择异地就诊。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种面向肿瘤消融的远程诊疗系统及方法，不仅可以满足视频会诊要求，还为专家提供微波消融治疗计划系统，辅助专家医生为患者制定有效的治疗计划。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种面向肿瘤消融的远程诊疗系统，包括诊疗系统与微波消融治疗计划系统，所述诊疗系统与微波消融治疗计划系统进行集成，以便医生在会诊时通过微波消融治疗计划系统，辅助医生制定合理的手术计划，为病人制定治疗计划。

其中，所述微波消融治疗计划系统能将二维医学图像三维可视化，勾画病灶区域，根据路径规划算法，合理的规划出路径，能够避免消融针与危机器官发生碰撞，消融肿瘤的同时，减小对健康组织的伤害。

其中，所述自动规划出路径的算法，分别考虑硬约束和软约束条件限制，硬约束避免与危险器官发生干涉，避免多次试针，减少计划制定时间和减少病人痛苦，软约束避免对正常组织的伤害。

其中，所述自动规划出路径的算法通过多目标优化算法，在规划出的可行域上，计算出最佳路径。

本发明还提供面向肿瘤消融的远程诊疗方法，包括：

病人通过基层医院端，对病情进行相应的检查，在医生的指导下将病历及影像资料上传至诊疗中心服务器端，并选择相应的医生和会诊时间；

会诊中心管理员接收到会诊申请，查看病例资料及影像资料，如果审核不通过退回基层医院重新修改提交，审核通过则安排会诊时间，并将会诊通知发给参与会诊的单位及个人，双方按约定时间到达会诊室，专家通过查看并下载病人的病历资料，利用微波消融治疗计划系统制定治疗计划，并根据计划进行讨论分析，会诊结束后，收集专家意见整理并上传至中心服务器，在会诊结算模块中进行会诊计费；

基层医院根据专家治疗意见实施诊疗，并按时上传治疗反馈意见供专家查看指导。

所述微波消融治疗计划系统的实施步骤如下:

专家医生下载基层医院提交的图像资料，打开微波消融治疗计划系统，对图像进行三维重建，分别对肿瘤、肝脏、骨骼、皮肤以及危险器官进行自动分割掩膜重建，并将分割的器官网格体素化处理；

以肿瘤为第一视角，利用GPU遮挡查询技术，对体素信息进行处理，遮挡视线的皮肤网格进行剔除处理，得到硬约束处理后的皮肤信息，再次重建处理得到皮肤表面轨迹可行域信息；

在硬约束得到的可行域上进行软约束处理，得到最终的可行域范围；

在满足限制条件下，求目标函数的最优解，通过多目标优化算法获得最佳路径，显示进针路线坐标，并相应的给出合适的计量值。

本发明将远程诊疗系统与肿瘤微波消融治疗计划系统进行集成，专家端在会诊时，通过调用微波消融治疗计划系统，辅助医生制定合理的手术计划，包括医学图像三维可视化，治疗计量规划，进针路径规划等，以解决现有诊疗系统技术中不能满足肿瘤患者进行远程三维可视化诊疗的问题。

与现有技术相比，本发明所带来的有益效果是：

(1)本发明提供的面向肿瘤的远程诊疗系统及其方法通过网络实现便捷有效的远程医疗方式，使患者通过本地医院会诊的方式即可完成复杂疾病的治疗，大大减少了由于奔波导致的病情加重风险，节省患者的看病时间和费用，提高了就诊的效率。

(2)本发明提供的方案，实现医疗系统内医生之间的交流，从单一的单人定向会诊模式，变为单人多向视频会诊讨论模式，大大提高了患者治疗的准确性，使远程诊疗具有更好的用户体验。

(3)本发明提供一种远程诊疗系统与微波消融治疗计划系统集成的方法，现有的远程诊疗系统不具备与治疗计划系统的集成，医生在会诊时，只能通过传统的经验诊疗模式会诊，本发明通过系统的集成方法，改善了医生专家的诊疗模式，提供的微波消融计划系统可以快速的将二维医学图像三维可视化，勾画病灶区域，根据路径规划算法，合理的规划出最佳路径，能够避免消融针与危机器官发生碰撞，完全消融肿瘤的同时，减小对健康组织的伤害，提升消融效率，减少并发症的风险，大大提高了患者治愈率。

(4)本发明提供一种消融针自动路径规划算法，分别考虑了硬约束和软约束条件限制，计算出的消融针路径更加具有可行性，硬约束避免与危险器官发生干涉，避免多次试针，减少计划制定时间和减少病人痛苦，软约束避免对正常组织的伤害，完全消融肿瘤的同时，减少并发症发生的危险。通过多目标优化算法，在规划出的可行域上，计算出最佳路径。

(5)本发明提供一种系统硬件设施解决方案，为系统的搭建提供可能性解决方案，另外系统可扩展性良好，通过模块设计方法，使得平台扩展性良好。

附图说明

图1为本发明的面向肿瘤消融的远程诊疗系统的系统图；

图2所示为为诊疗系统会诊流程图；

图3所示为为微波消融治疗计划系统的实施流程图；

图4所示本发明给出的系统布局图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，本发明的面向肿瘤消融的远程诊疗系统，包括诊疗系统与微波消融治疗计划系统，所述诊疗系统与微波消融治疗计划系统进行集成，以便医生在会诊时通过会治疗计划系统，利用微波消融治疗计划系统，辅助医生制定合理的手术计划，为病人制定治疗计划。

诊疗系统结构包括：病历管理、会诊管理、系统管理三大模块，三个模块之间构成了闭环系统，其中病历管理子模块包括病人文字资料管理模块，图像资料管理模块，会诊意见管理；会诊管理子模块包括会诊流程管理模块，视频会诊模块，治疗计划系统模块，会诊反馈管理模块，会诊费用管理模块；系统管理子模块包括医院信息管理模块，专家信息管理模块，权限管理模块。

所述病历管理模块用于会诊资料的存储与调用，基层医院提交会诊申请，并上传患者病历等文字资料、医学影像资料，将其存储至数据库服务器供会诊中心管理人员与专家医生查看；专家会诊结束后将会诊意见提交至数据库服务器供基层医院医生查看；

所述会诊管理模块是系统的关键结构，会诊中心接收到会诊申请后，审核基层医院提交的会诊申请信息，审核通过后安排会诊专家并协调会诊时间，若不通过，提交审核不通过原因；基层端和专家医生查看会诊安排；在协定时间内准时参加会诊；会诊结束后，会诊中心整理并录入专家会诊意见供基层医院参考；基层医院录入病人治疗反馈意见供专家端查看；专家会诊时结合系统集成的的治疗计划系统，辅助专家制定治疗计划；会诊费用结算，计算会诊费用明细；

所述系统管理模块用于管理用户信息，系统管理员接入基层医院和专家医院科室信息，建立专家信息库，定时更新专家信息，供基层医院查看；为用户分配不同的角色和系统权限，并定期查看系统访问日志。

图2所示为诊疗系统会诊流程为：

步骤A：病人通过基层医院端，对病情进行相应的检查，在医生的指导下将病历及影像资料上传至诊疗中心服务器端，并选择相应的医生和会诊时间。

步骤B：会诊中心管理员接收到会诊申请，查看病例资料及影像资料，如果审核不通过退回基层医院重新修改提交，审核通过则安排会诊时间，并将会诊通知发给参与会诊的单位及个人，双方按约定时间到达会诊室，专家通过查看并下载病人的病历资料，利用微波消融治疗计划系统制定治疗计划，并根据计划进行讨论分析，会诊结束后，收集专家意见整理并上传至中心服务器，在会诊结算模块中进行会诊计费。

步骤C：基层医院根据专家治疗意见实施诊疗，并按时上传治疗反馈意见供专家查看指导。

图3所示为微波消融治疗计划系统实施流程为：

步骤A：专家医生下载基层医院提交的图像资料，打开微波消融治疗计划系统，对图像进行三维重建，分别对肿瘤、肝脏、骨骼、皮肤以及危险器官进行自动分割掩膜重建，并将分割的器官网格体素化处理。

步骤B：以肿瘤为第一视角，利用GPU遮挡查询技术，对体素信息进行处理，遮挡视线的皮肤网格进行剔除处理，这样得到硬约束处理后的皮肤信息，再次重建处理得到皮肤表面轨迹可行域信息。

步骤C：硬约束处理的后的区域，只是避开路径遮挡区域，一部分不满足软约束条件：轨迹长度不能超过消融针的长度范围；规划的路径，消融针插入的角度不能太小，以免打滑；在完全消融肿瘤的同时，减少对正常组织的伤害，减少并发症。在硬约束得到的可行域上进行软约束处理，得到最终的可行域范围。

步骤D：轨迹规划一般转化为多目标优化问题，在满足限制条件下，求目标函数的最优解，这类问题可以通过多目标优化算法解决，本系统采用的是单纯形算法和帕累托最优算法。最佳路径得到后，系统显示进针路线坐标，并相应的给出合适的计量值。

图4与为本系统给出的系统布局图。本发明提供的系统的布局方案，为系统的搭建提供解决参考方案。本发明在设计的时候充分考虑了可扩展性，并且具有很强的灵活性，未来可以集成更多的治疗计划系统，系统的模块化设计也便于未来的扩展。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种面向肿瘤消融的远程诊疗系统，其特征在于，包括诊疗系统与微波消融治疗计划系统，所述诊疗系统与微波消融治疗计划系统进行集成，以便医生在会诊时通过微波消融治疗计划系统，辅助医生制定合理的手术计划，为病人制定治疗计划；

所述诊疗系统结构包括病历管理、会诊管理、系统管理三大模块，三个模块之间构成了闭环系统，其中病历管理子模块包括病人文字资料管理模块，图像资料管理模块，会诊意见管理；会诊管理子模块包括会诊流程管理模块，视频会诊模块，治疗计划系统模块，会诊反馈管理模块，会诊费用管理模块；系统管理子模块包括医院信息管理模块，专家信息管理模块，权限管理模块；

所述病历管理模块用于会诊资料的存储与调用，基层医院提交会诊申请，并上传患者病历文字资料、医学影像资料，将其存储至数据库服务器供会诊中心管理人员与专家医生查看；专家会诊结束后将会诊意见提交至数据库服务器供基层医院医生查看；

所述会诊管理模块是系统的关键结构，会诊中心接收到会诊申请后，审核基层医院提交的会诊申请信息，审核通过后安排会诊专家并协调会诊时间，若不通过，提交审核不通过原因；基层端和专家医生查看会诊安排；在协定时间内准时参加会诊；会诊结束后，会诊中心整理并录入专家会诊意见供基层医院参考；基层医院录入病人治疗反馈意见供专家端查看；专家会诊时结合系统集成的的治疗计划系统，辅助专家制定治疗计划；会诊费用结算，计算会诊费用明细；

所述系统管理模块用于管理用户信息，系统管理员接入基层医院和专家医院科室信息，建立专家信息库，定时更新专家信息，供基层医院查看；为用户分配不同的角色和系统权限，并定期查看系统访问日志；

所述微波消融治疗计划系统能将二维医学图像三维可视化，勾画病灶区域，根据路径规划算法，合理的规划出路径，能够避免消融针与危机器官发生碰撞，消融肿瘤的同时，减小对健康组织的伤害；

所述自动规划出路径的算法，分别考虑硬约束和软约束条件限制，硬约束避免与危险器官发生干涉，避免多次试针，减少计划制定时间和减少病人痛苦，软约束避免对正常组织的伤害；

所述自动规划出路径的算法通过多目标优化算法，在规划出的可行域上，计算出最佳路径；

使用该远程诊疗系统时，病人通过基层医院端，对病情进行相应的检查，在医生的指导下将病历及影像资料上传至诊疗中心服务器端，并选择相应的医生和会诊时间；

会诊中心管理员接收到会诊申请，查看病例资料及影像资料，如果审核不通过退回基层医院重新修改提交，审核通过则安排会诊时间，并将会诊通知发给参与会诊的单位及个人，双方按约定时间到达会诊室，专家通过查看并下载病人的病历资料，利用微波消融治疗计划系统制定治疗计划，并根据计划进行讨论分析，会诊结束后，收集专家意见整理并上传至中心服务器，在会诊结算模块中进行会诊计费；

基层医院根据专家治疗意见实施诊疗，并按时上传治疗反馈意见供专家查看指导；

所述微波消融治疗计划系统的处理步骤如下:

专家医生下载基层医院提交的图像资料，打开微波消融治疗计划系统，对图像进行三维重建，分别对肿瘤、肝脏、骨骼、皮肤以及危险器官进行自动分割掩膜重建，并将分割的器官网格体素化处理；

以肿瘤为第一视角，利用GPU遮挡查询技术，对体素信息进行处理，遮挡视线的皮肤网格进行剔除处理，得到硬约束处理后的皮肤信息，再次重建处理得到皮肤表面轨迹可行域信息；

在硬约束得到的可行域上进行软约束处理，得到最终的可行域范围；

在满足限制条件下，求目标函数的最优解，通过多目标优化算法获得最佳路径，显示进针路线坐标，并相应的给出合适的计量值。

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