CN110772318B - 一种肿瘤手术切除系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种肿瘤手术切除系统。利用红外光谱检测手段，可以先对健康区域和肿瘤区域进行红外光谱的分析，并在主机中建立识别模型；然后根据识别模型识别出肿瘤区域的边界处是否为肿瘤区域，并进行荧光的标记；标记后利用激光切割头进行荧光的激发，待确认为肿瘤区域后再进行激光的切除；首先是能够大大提高肿瘤区域的识别准确度，避免了人眼识别的误差；其次是激光切割头在聚焦工作状态下其聚焦的焦点极小，可以大大提高切割的准确度；利用荧光标记的方式对肿瘤区域进行标记，切割时进一步进行荧光识别，提高切割的准确度，在切割后标记随之脱落，不会对健康组织产生影响。

Description

一种肿瘤手术切除系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种肿瘤手术切除系统。

背景技术

肿瘤（tumour）是指机体在各种致瘤因子作用下，局部组织细胞增生所形成的新生物（neogrowth），因为这种新生物多呈占位性块状突起，也称赘生物（neoplasm）。肿瘤是危害人类健康的最重要问题之一。目前,世界上大约有 1/3 的人患癌肿,并且有 1/4 的人死于癌肿。

传统的肿瘤治疗方式一般分为肿瘤根治和保守治疗方式；所谓的肿瘤根治的方式一般是对其进行手术切除。然而在进行手术切除时，一般需要扩大切除的范围，将肿瘤周围的可疑组织一并切除。

申请号：201110037184.5 公开了激光切除冻结肿瘤组织的手术机器人系统，其包括计算机系统；低温系统和手术机器人系统；计算机主机控制手术机器人主机，并指令手术机械臂在不同方位的移动、冷冻及切割工作；整个手术以非接触方式由医生操纵机械臂实施，边冷却边切除，全部过程可视化，可确保肿瘤切除的精确化和数字化，肿瘤扩散风险低，机械创伤小。然而现有技术的任何切除方式在对于肿瘤边界的确定上都存在一定的困难。

近年来利用红外光谱法检测肿瘤组织的阶段性研究进展。红外光谱方法的检测结果与病理检验结果符合很好（徐怡庄, 赵莹, 徐智, et al. 肿瘤临床诊断的红外光谱新方法[J]. 光谱学与光谱分析, 2005, 25(11):1775-1778.）。给肿瘤的识别带来了新的曙光。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题，提供一种肿瘤手术切除系统，包括主控制机和驱动机柜；主控制机上设置有显示装置，驱动机柜内设置图像采集器、红外光谱仪、切割激光源；图像采集器连接图像采集探头，红外光谱仪连接红外检测标记探头，切割激光源连接激光切割头；图像采集探头设置有照明光源，图像采集探头能够将实时采集的图像发送给图像采集器，图像采集器将图像实时发送至主控制机，并显示在显示装置上；

红外检测标记探头可以对组织进行傅里叶红外反射光谱的检测，并将光谱数据发送给主控制机，主控制机对红外光谱进行识别，判断是否为肿瘤区域；并且红外检测标记探头可以从探头处喷出微量的荧光标记材料对肿瘤处进行荧光标记；

激光切割头具有激发光输出和切割激光输出两种输出模式；激发光为紫外光，切割激光为超快Nd：YAG激光；激光切割输出的激发光可以激发红外检测标记探头喷出的荧光标记材料，使其发射荧光；图像采集探头可以收集荧光标记材料发出的荧光图像。

所述主控制机内设置有识别模型构建模块；识别模型构建模块以多组红外检测标记探头收集的健康组织的红外光谱和红外检测标记探头收集的多组肿瘤组织的红外光谱为样本构建肿瘤识别模型；

主控制机能够将红外检测标记探头收集的未知区域的红外光谱输入肿瘤识别模型，从而判断未知区域是否为肿瘤区域。

图像采集探头通过可以弯曲的线缆连接至图像采集器，线缆的长度为50-150cm；图像采集探头设置有环形白光照明光源。

红外检测标记探头通过可以弯曲的第一光缆连接至红外光谱仪，第一光缆的长度为50-150cm；红外检测标记探头内设置有存储荧光标记材料的球囊，当球囊受到挤压时，可以使荧光标记材料从球囊中流出。

激光切割头通过可以弯曲的第二光缆连接至红外光谱仪，第二光缆的长度为50-150cm；激光切割头设置有环形的激发光输出口和圆形的切割激光输出口，激发光和切割激光既可以分别输出也可以同时输出。

所述激发光为宽谱紫外光。

所述荧光标记材料为具有生物相容性的荧光标记蛋白。

该系统工作时，先在图像采集探头的照明下，利用红外检测标记探头对于已经确定为肿瘤区域的组织和确定为非肿瘤区域的组织进行多次红外光谱检测；并将检测的红外光谱发送至主控制机；

主控制机利用识别模型构建模块构建肿瘤区域识别模型；

利用红外检测标记探头对肿瘤区域的边缘处进行红外光谱的检测，在收集红外光谱时保持红外检测标记探头和组织的相对固定；主控制机对红外检测标记探头收集的未知红外光谱进行分析，利用肿瘤区域识别模型判断其是否属于肿瘤区域；

如果采集区域属于肿瘤区域，则控制红外检测标记探头在采集区域喷出荧光标记材料，进行荧光标记；

在图像采集探头的照明下，利用红外检测标记探头对所有可疑区域进行红外光谱的收集和识别；

激光切割头在激发光输出下工作，输出低功率的激发光，图像采集探头关闭光源，并获取激光切割头对准位置的荧光图像；如果激光切割头对准位置存在荧光，则将激光切割头转换成切割激光输出模式，对对准位置进行激光切除。

本发明的有益效果为：

本发明的系统利用红外光谱检测手段，可以先对健康区域和肿瘤区域进行红外光谱的分析，并在主机中建立识别模型；然后根据识别模型识别出肿瘤区域的边界处是否为肿瘤区域，并进行荧光的标记；标记后利用激光切割头进行荧光的激发，待确认为肿瘤区域后再进行激光的切除；首先是能够大大提高肿瘤区域的识别准确度，避免了人眼识别的误差；其次是激光切割头在聚焦工作状态下其聚焦的焦点极小，可以大大提高切割的准确度；利用荧光标记的方式对肿瘤区域进行标记，切割时进一步进行荧光识别，提高切割的准确度，在切割后标记随之脱落，不会对健康组织产生影响。

附图说明

被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。

图1为本发明的装置示意图；

图2为本发明三个探头的结构示意图；

图3为本发明装置的使用流程示意图。

具体实施方式

本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。

实施例1

结合图1-3，一种肿瘤手术切除系统，包括主控制机1和驱动机柜2；主控制机1上设置有显示装置11，驱动机柜2内设置图像采集器21、红外光谱仪22、切割激光源23；图像采集器21连接图像采集探头24，红外光谱仪22连接红外检测标记探头25，切割激光源23连接激光切割头26；图像采集探头24设置有照明光源27，图像采集探头24能够将实时采集的图像发送给图像采集器21，图像采集器21将图像实时发送至主控制机1，并显示在显示装置11上；

红外检测标记探头25可以对组织进行傅里叶红外反射光谱的检测，并将光谱数据发送给主控制机1，主控制机1对红外光谱进行识别，判断是否为肿瘤区域；并且红外检测标记探头25可以从探头处喷出微量的荧光标记材料3对肿瘤处进行荧光标记；

激光切割头26具有激发光输出和切割激光输出两种输出模式；激发光为紫外光，切割激光为超快Nd：YAG激光；激光切割输出的激发光可以激发红外检测标记探头25喷出的荧光标记材料3，使其发射荧光；图像采集探头24可以收集荧光标记材料3发出的荧光图像。

所述主控制机1内设置有识别模型构建模块；识别模型构建模块以多组红外检测标记探头25收集的健康组织的红外光谱和红外检测标记探头25收集的多组肿瘤组织的红外光谱为样本构建肿瘤识别模型；

主控制机1能够将红外检测标记探头25收集的未知区域的红外光谱输入肿瘤识别模型，从而判断未知区域是否为肿瘤区域。

图像采集探头24通过可以弯曲的线缆连接至图像采集器21，线缆的长度为50-150cm；图像采集探头24设置有环形白光照明光源27。

红外检测标记探头25通过可以弯曲的第一光缆连接至红外光谱仪22，第一光缆的长度为50-150cm；红外检测标记探头25内设置有存储荧光标记材料3的球囊28，当球囊28受到挤压时，可以使荧光标记材料3从球囊28中流出。

激光切割头26通过可以弯曲的第二光缆连接至红外光谱仪22，第二光缆的长度为50-150cm；激光切割头26设置有环形的激发光输出口29和圆形的切割激光输出口31，激发光和切割激光既可以分别输出也可以同时输出。

所述激发光为宽谱紫外光。

所述荧光标记材料3为具有生物相容性的荧光标记蛋白。

实施例2

该系统工作时，先在图像采集探头24的照明下，利用红外检测标记探头25对于已经确定为肿瘤区域的组织和确定为非肿瘤区域的组织进行多次红外光谱检测；并将检测的红外光谱发送至主控制机1；

主控制机1利用识别模型构建模块构建肿瘤区域识别模型；

利用红外检测标记探头25对肿瘤区域的边缘处进行红外光谱的检测，在收集红外光谱时保持红外检测标记探头25和组织的相对固定；主控制机1对红外检测标记探头25收集的未知红外光谱进行分析，利用肿瘤区域识别模型判断其是否属于肿瘤区域；

如果采集区域属于肿瘤区域，则控制红外检测标记探头25在采集区域喷出荧光标记材料3，进行荧光标记；

在图像采集探头24的照明下，利用红外检测标记探头25对所有可疑区域进行红外光谱的收集和识别；

激光切割头26在激发光输出下工作，输出低功率的激发光，图像采集探头24关闭光源，并获取激光切割头26对准位置的荧光图像；如果激光切割头26对准位置存在荧光，则将激光切割头26转换成切割激光输出模式，对对准位置进行激光切除。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种肿瘤手术切除系统，其特征在于包括主控制机（1）和驱动机柜（2）；主控制机（1）上设置有显示装置（11），驱动机柜（2）内设置图像采集器（21）、红外光谱仪（22）、切割激光源（23）；图像采集器（21）连接图像采集探头（24），红外光谱仪（22）连接红外检测标记探头（25），切割激光源（23）连接激光切割头（26）；图像采集探头（24）设置有照明光源（27），图像采集探头（24）能够将实时采集的图像发送给图像采集器（21），图像采集器（21）将图像实时发送至主控制机（1），并显示在显示装置（11）上；

红外检测标记探头（25）可以对组织进行傅里叶红外反射光谱的检测，并将光谱数据发送给主控制机（1），主控制机（1）对红外光谱进行识别，判断是否为肿瘤区域；并且红外检测标记探头（25）可以从探头处喷出微量的荧光标记材料（3）对肿瘤处进行荧光标记；

激光切割头（26）具有激发光输出和切割激光输出两种输出模式；激发光为紫外光，切割激光为超快Nd：YAG激光；激光切割输出的激发光可以激发红外检测标记探头（25）喷出的荧光标记材料（3），使其发射荧光；图像采集探头（24）可以收集荧光标记材料（3）发出的荧光图像；

所述主控制机（1）内设置有识别模型构建模块；识别模型构建模块以多组红外检测标记探头（25）收集的健康组织的红外光谱和红外检测标记探头（25）收集的多组肿瘤组织的红外光谱为样本构建肿瘤识别模型；

主控制机（1）能够将红外检测标记探头（25）收集的未知区域的红外光谱输入肿瘤识别模型，从而判断未知区域是否为肿瘤区域；

红外检测标记探头（25）通过可以弯曲的第一光缆连接至红外光谱仪（22），第一光缆的长度为50-150cm；红外检测标记探头（25）内设置有存储荧光标记材料（3）的球囊（28），当球囊（28）受到挤压时，可以使荧光标记材料（3）从球囊（28）中流出。

2.根据权利要求1所述的一种肿瘤手术切除系统，其特征在于：

图像采集探头（24）通过可以弯曲的线缆连接至图像采集器（21），线缆的长度为50-150cm；图像采集探头（24）设置有环形白光照明光源（27）。

3.根据权利要求2所述的一种肿瘤手术切除系统，其特征在于：

激光切割头（26）通过可以弯曲的第二光缆连接至红外光谱仪（22），第二光缆的长度为50-150cm；激光切割头（26）设置有环形的激发光输出口（29）和圆形的切割激光输出口（31），激发光和切割激光既可以分别输出也可以同时输出。

4.根据权利要求3所述的一种肿瘤手术切除系统，其特征在于：

所述激发光为宽谱紫外光。

5.根据权利要求4所述的一种肿瘤手术切除系统，其特征在于：

所述荧光标记材料（3）为具有生物相容性的荧光标记蛋白。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种肿瘤手术切除系统，其特征在于：

该系统工作时，先在图像采集探头（24）的照明下，利用红外检测标记探头（25）对于已经确定为肿瘤区域的组织和确定为非肿瘤区域的组织进行多次红外光谱检测；并将检测的红外光谱发送至主控制机（1）；

主控制机（1）利用识别模型构建模块构建肿瘤区域识别模型；

利用红外检测标记探头（25）对肿瘤区域的边缘处进行红外光谱的检测，在收集红外光谱时保持红外检测标记探头（25）和组织的相对固定；主控制机（1）对红外检测标记探头（25）收集的未知红外光谱进行分析，利用肿瘤区域识别模型判断其是否属于肿瘤区域；

如果采集区域属于肿瘤区域，则控制红外检测标记探头（25）在采集区域喷出荧光标记材料（3），进行荧光标记；

在图像采集探头（24）的照明下，利用红外检测标记探头（25）对所有可疑区域进行红外光谱的收集和识别；

激光切割头（26）在激发光输出下工作，输出低功率的激发光，图像采集探头（24）关闭光源，并获取激光切割头（26）对准位置的荧光图像；如果激光切割头（26）对准位置存在荧光，则将激光切割头（26）转换成切割激光输出模式，对对准位置进行激光切除。

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