CN110974417A - 一种集成导航智能消融系统及其方法 - Google Patents

一种集成导航智能消融系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集成导航智能消融系统及其方法，消融系统包括消融针、计算机、电磁导航系统、消融主机、显示屏、超声成像设备、超声探头、超声探头卡套、第二电磁传感器、开关按钮控制电路、标定校准装置，消融方法包括如下步骤：步骤1：超声探头卡套套在超声探头；步骤2：导入B超实时视频图像；步骤3：选择标定模式；步骤4：建立消针尖位置和对应B超实时视频图像上针尖位置信息的对应映射关系；步骤5：选择穿刺模式，然后进行穿刺；步骤6：切换到消融模式；步骤7：医生在消融模式下进行消融。本发明方便医生穿刺，医生可以实时知道当前设置对应的消融范围是否完全覆盖病灶，实现了精准消融的目的。

Description

一种集成导航智能消融系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种集成导航智能消融系统及其方法。
背景技术
基于B超介入穿刺消融手术成功有两个关键，一个是精准穿刺，消融针需要在B超引导下避开大血管等重要组织精准到达病灶；第二个是精准覆盖，消融针尖有效能量输出需要完全覆盖病灶。
传统的B超下经皮介入消融手术是医生在B超诊断扫描设备的引导下，将消融机能量输出的消融针送入患者体内，对病变部位进行治疗的一种微创手术。经皮介入穿刺消融手术与其他微创手术一样，具有创面小、康复快和术后并发症少等优点。在进行经皮穿刺时，精确的穿刺是手术的首要任务。穿剌操作不仅要求消融针最终准确到达靶点位置，还要求消融针通过的路径避开人体重要的组织如血管。采用传统B超图像引导下穿刺消融虽然能实时显示术中病灶和周边组织情况，但是超声图像受操作手法影响很大，很难同时使得病灶和消融针尖的图像都看的很清楚。需要医生不断调整消融针和探头的位置和角度才能看清消融针和病灶，因而很难判断穿刺针和病灶的相对位置关系，从而避开重要组织精准到达病灶。其次穿刺到位后需要确保消融范围完全覆盖病灶。传统消融手术穿刺到位后如何准确消融覆盖病灶是凭医生经验进行估计的，医生根据经验判断需要多少消融范围，然后根据消融机技术手册的说明在消融机上手动进行各种消融参数设置，最后消融机依据所设的消融参数进行能量输出消融。这种方法依赖医生的经验，出错可能性较大。并且由于消融针最终所处的位置很难完全位于病灶中心，有些医生估计的消融设置很可能不能完全覆盖病灶。这严重限制了手术准确性和成功率。因此开发自带导航功能的智能消融机实现精准穿刺和精准消融是完整解决这一问题的重要手段。
发明内容
本发明的目的是克服现有产品中的不足，提供一种集成导航智能消融系统及其方法。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种集成导航智能消融系统，包括消融针、计算机、电磁导航系统、消融主机、显示屏、超声成像设备、超声探头、超声探头卡套、第二电磁传感器、开关按钮控制电路、标定校准装置，所述消融针的针尖上集成第一电磁传感器，所述超声探头卡套套在超声探头上，所述第二电磁传感器、开关按钮控制电路安装在超声探头卡套上，所述消融针与消融主机有线连接，所述第一电磁传感器、第二电磁传感器都与电磁导航系统有线连接，所述电磁导航系统、显示屏、开关按钮控制电路、消融主机、超声成像设备都与计算机有线连接，所述超声探头与超声成像设备电气连接，所述标定校准装置上设有若干个标定物，所述超声探头扫描标定物得到校准图像。所述计算机运行控制软件。
作为优选，还包括超声成像设备接口模块，所述超声成像设备通过超声成像设备接口模块与计算机有线连接。
作为优选，开关按钮控制电路包括标定工作模式开关、穿刺工作模式开关、消融工作模式开关。
作为优选，标定物为封闭在标定校准装置内部若干个呈直线状排列圆球，所述若干个直线排列圆球在超声成像设备下显影为若干个近似圆斑，所述含若干个近似圆斑的超声图像为校准原始图像。
作为优选，电磁导航系统包括控制单元、电磁场发生器、传感器信号接收单元，所述传感器信号接收单元上设置有电磁传感器接口，所述第一电磁传感器、第二电磁传感器都通过电磁传感器接口连接到传感器信号接收单元，所述传感器信号接收单元再与控制单元有线连接，所述电磁场发生器与控制单元有线连接。
一种集成导航智能消融系统的消融方法，包括如下步骤：
步骤1：检查超声探头卡套是否套在超声探头上，如没有则套在一起；
步骤2：通过超声成像设备接口模块导入超声成像设备实时视频图像；
步骤3：如果连接的超声成像设备已经标定过，则跳到步骤5，否则进入标定模式，用消融针刺入密闭标定校准装置内部，消融针依次在超声探头扫描下触碰内部若干个标定物；
步骤4：计算机上的控制软件获取电磁导航系统返回消融针的针尖位置信息并识别标定物的图样信息，计算机上的控制软件建立超声探头下方消融针的针尖位置和对应超声成像设备实时视频图像上针尖位置信息的对应映射关系；
步骤5：选择穿刺模式，进入穿刺模式后，即导入超声成像设备实时视频图像，通过电磁导航系统得到的超声探头和消融针的针尖的空间位置关系，然后利用步骤4得到的对应映射关系就可以在超声成像设备实时视频图像上确定消融针的针尖位置，然后控制软件将消融针的针尖位置叠加半透明消融针的针尖轮廓，并在超声成像设备实时视频图像显示出来，然后医生通过超声成像设备实时视频图像就可以确定病灶和消融针的位置关系，然后医生实时调整进针方向避开血管和其他重要组织，然后进行穿刺；
步骤6：穿刺结束后，医生按下超声探头卡套上的消融工作模式开关，计算机上的控制软件收到消融工作模式开关信息后切换到消融模式；
步骤7：控制软件将消融针的针尖轮廓外叠加显示默认的消融范围并在超声成像设备实时视频图像显示出来，然后医生在消融模式下的计算机上控制软件的界面上选择不同型号的消融针、不同的消融功率、不同的消融模式进行消融。
本发明的有益效果如下：本发明集成了电磁导航系统，在超声探头卡套和消融针的针尖上都设有电磁传感器，因而可以实时知道超声探头和消融针的针尖的位置关系，通过计算机上的控制软件又可以知道超声探头下方消融针的针尖位置和对应超声成像设备图像上针尖位置信息的对应映射关系，因而本发明可以在超声成像设备实时视频图像上实时叠加表示消融针位置的图标，这样医生就很直观地看清消融针尖位置和当前病灶位置，方便医生穿刺；传统穿刺介入消融手术消融参数设置是医生凭借经验得到，存在消融尺度不一，消融范围有时不能完全覆盖病灶的缺点，本发明可以在控制软件上设定消融针各项工作参数，而消融针不同工作参数对应消融范围可以通过消融机厂家或出厂前试验得到，又因为可以精准知道超声成像设备实时视频图像消融针尖位置，因而可以在消融针尖位置并根据所设参数动态叠加显示相应消融范围，医生从而可以实时知道当前设置对应的消融范围是否完全覆盖病灶，其次由于本发明直接集成了消融机，可以将医生选择的消融参数直接传送给消融机，消融机可以根据设好的参数输出能量给病灶，实现了精准消融并且方便可靠使用。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为标定校准装置的结构示意图；
图3为电磁导航系统、第一电磁传感器、第二电磁传感器的之间的连接图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：
如图1到图3所示，一种集成导航智能消融系统，包括消融针4、计算机2、电磁导航系统3、消融主机5、显示屏7、超声成像设备10、超声探头9、超声探头卡套1、第二电磁传感器11、开关按钮控制电路12、标定校准装置6，所述消融针4的针尖上集成第一电磁传感器41，所述超声探头卡套1套在超声探头9上，所述第二电磁传感器11、开关按钮控制电路12安装在超声探头卡套1上，所述消融针4与消融主机5有线连接，所述第一电磁传感器41、第二电磁传感器11都与电磁导航系统3有线连接，所述电磁导航系统3、显示屏7、开关按钮控制电路12、消融主机5、超声成像设备10都与计算机2有线连接，所述超声探头9与超声成像设备10电气连接，所述标定校准装置6上设有若干个标定物61，所述超声探头9扫描标定物61得到校准图像。
如图1到图3所示，还包括超声成像设备接口模块8，所述超声成像设备10通过超声成像设备接口模块8与计算机2有线连接，所述开关按钮控制电路12包括标定工作模式开关、穿刺工作模式开关、消融工作模式开关，标定物61为封闭在标定校准装置内部若干个呈直线状排列圆球，所述若干个直线排列圆球在超声成像设备下显影为一条线上若干个近似圆斑，所述含若干个在一条线上近似圆斑的超声图像为校准原始图像。
如图3所示，电磁导航系统3包括控制单元31、电磁场发生器32、传感器信号接收单元33，所述传感器信号接收单元33上设置有电磁传感器接口34，所述第一电磁传感器41、第二电磁传感器11都通过电磁传感器接口34连接到传感器信号接收单元33，所述传感器信号接收单元33再与控制单元31有线连接，所述电磁场发生器32与控制单元31有线连接。
一种集成导航智能消融系统的消融方法，包括如下步骤：
步骤1：检查超声探头卡套1是否套在超声探头9上，如没有则套在一起；
步骤2：通过超声成像设备接口模块8导入超声成像设备实时视频图像；
步骤3：如果连接的超声成像设备10已经标定过，则跳到步骤5，否则进入标定模式，用消融针4刺入密闭标定校准装置6内部，消融针4依次触碰内部若干个标定物61；
步骤4：控制软件的标定校准模块获取电磁导航系统3返回消融针4的针尖位置信息并根据超声成像设备实时视频图像识别标定物61的图样信息，比如标定校准装置中标定物是若干个呈直线排列圆球，所述若干个呈直线排列圆球在超声成像设备下显影为若干个近似圆斑，标定校准模块可以通过识别圆斑圆心进而识别到消融针尖在超声成像设备实时视频图像上位置，并根据两者信息，计算机2上的控制软件就可以建立超声探头9下方消融针4的针尖位置和对应超声成像设备实时视频图像上针尖位置信息的对应映射关系；
步骤5：选择穿刺模式，进入穿刺模式后，即导入超声成像设备的实时视频图像，通过电磁导航系统3得到的超声探头9和消融针4的针尖的空间位置关系，然后利用步骤4得到的空间对应映射关系就可以在超声成像设备实时视频图像上确定针尖位置，然后控制软件将消融针4的针尖位置叠加半透明消融针4的针尖轮廓，并在超声成像设备实时视频图像显示出来，然后医生通过超声成像设备实时视频图像就可以确定病灶和消融针4的位置关系，然后医生实时调整进针方向避开血管和其他重要组织，然后进行穿刺；
步骤6：穿刺到位后，医生按下超声探头卡套1上的消融工作模式开关，计算机2上的控制软件收到消融工作模式开关信息后切换到消融模式；
步骤7：控制软件将消融针4的针尖轮廓外叠加显示默认的消融范围并在超声成像设备实时视频图像显示出来，然后医生在消融模式下的计算机2上控制软件的界面上选择不同型号的消融针4、不同的消融功率、不同的消融模式进行消融，医生的每一种选择都根据对应的消融范围经验值进行消融范围动态调整，进一步的，医生通过旋转超声探头9看看病灶的不同方向的剖面图和对应的消融范围，以确保当前设置显示的叠加消融范围已经完全覆盖超声成像设备实时视频图像上的病灶，设置完成后医生点击确认，系统自动将医生的设置选择显示在显示屏7上，并把医生设置的消融机工作参数通过控制线缆传递给消融主机，消融主机根据这些参数输出能量通过消融针4给病灶完成消融。
本发明集成了电磁导航系统，在超声探头卡套和消融针的针尖上都设有电磁传感器，因而可以实时知道超声探头和消融针的针尖的位置关系，通过计算机上的控制软件又可以知道超声探头下方消融针的针尖位置和对应超声成像设备图像上针尖位置信息的对应映射关系，因而本发明可以在超声成像设备实时视频图像上实时叠加表示消融针位置的图标，这样医生就很直观地看清消融针尖位置和当前病灶位置，方便医生穿刺；传统穿刺介入消融手术消融参数设置是医生凭借经验得到，存在消融尺度不一，消融范围有时不能完全覆盖病灶的缺点，本发明可以在控制软件上设定消融针各项工作参数，而消融针不同工作参数对应消融范围可以通过出厂前试验得到，又因为可以精准知道超声成像设备实时视频图像消融针尖位置，因而可以在消融针尖位置并根据所设参数动态叠加显示相应消融范围，医生从而可以实时知道当前设置对应的消融范围是否完全覆盖病灶。其次由于本发明直接集成了消融机，可以将医生选择的消融参数直接传送给消融机，消融机可以根据设好的参数输出能量给病灶，和传统消融相比节省了需要单独输入消融参数的步骤，因而可以精准消融并且方便可靠使用。
需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种集成导航智能消融系统，其特征在于，包括消融针(4)、计算机(2)、电磁导航系统(3)、消融主机(5)、显示屏(7)、超声成像设备(10)、超声探头(9)、超声探头卡套(1)、第二电磁传感器(11)、开关按钮控制电路(12)、标定校准装置(6)，所述消融针(4)的针尖上集成第一电磁传感器(41)，所述超声探头卡套(1)套在超声探头(9)上，所述第二电磁传感器(11)、开关按钮控制电路(12)安装在超声探头卡套(1)上，所述消融针(4)与消融主机(5)有线连接，所述第一电磁传感器(41)、第二电磁传感器(11)都与电磁导航系统(3)有线连接，所述电磁导航系统(3)、显示屏(7)、开关按钮控制电路(12)、消融主机(5)、超声成像设备(10)都与计算机(2)有线连接，所述超声探头(9)与超声成像设备(10)电气连接，所述标定校准装置(6)上设有若干个标定物(61)，所述超声探头(9)扫描标定物(61)得到校准图像。
2.根据权利要求1所述一种集成导航智能消融系统，其特征在于，还包括超声成像设备接口模块(8)，所述超声成像设备(10)通过超声成像设备接口模块(8)与计算机(2)有线连接。
3.根据权利要求2所述一种集成导航智能消融系统，其特征在于，所述开关按钮控制电路(12)包括标定工作模式开关、穿刺工作模式开关、消融工作模式开关。
4.根据权利要求3所述一种集成导航智能消融系统，其特征在于，所述标定物(61)为封闭在标定校准装置内部若干个呈直线状排列圆球，所述若干个直线排列圆球在超声成像设备下显影为若干个近似圆斑，所述含若干个近似圆斑的超声图像为校准原始图像。
5.根据权利要求4所述一种集成导航智能消融系统，其特征在于，所述电磁导航系统(3)包括控制单元(31)、电磁场发生器(32)、传感器信号接收单元(33)，所述传感器信号接收单元(33)上设置有电磁传感器接口(34)，所述第一电磁传感器(41)、第二电磁传感器(11)都通过电磁传感器接口(34)连接到传感器信号接收单元(33)，所述传感器信号接收单元(33)再与控制单元(31)有线连接，所述电磁场发生器(32)与控制单元(31)有线连接。
6.权利要求5所述一种集成导航智能消融系统的消融方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：检查超声探头卡套(1)是否套在超声探头(9)上，如没有则套在一起；
步骤2：通过超声成像设备接口模块(8)导入超声成像设备实时视频图像；
步骤3：如果连接的超声成像设备(10)已经标定过，则跳到步骤5，否则进入标定模式，用消融针(4)刺入密闭标定校准装置(6)内部，消融针(4)依次在超声探头扫描下触碰内部若干个标定物(61)；
步骤4：计算机(2)上的控制软件获取电磁导航系统(3)返回消融针(4)的针尖位置信息并识别标定物(61)的图样信息，计算机(2)上的控制软件建立超声探头(9)下方消融针(4)的针尖位置和对应超声成像设备实时视频图像上针尖位置信息的对应映射关系；
步骤5：选择穿刺模式，进入穿刺模式后，即导入超声成像设备实时视频图像，通过电磁导航系统(3)得到的超声探头(9)和消融针(4)的针尖的空间位置关系，然后利用步骤4得到的对应映射关系就可以在超声成像设备实时视频图像上确定消融针(4)的针尖位置，然后控制软件将消融针(4)的针尖位置叠加半透明消融针(4)的针尖轮廓，并在超声成像设备实时视频图像显示出来，然后医生通过超声成像设备实时视频图像就可以确定病灶和消融针(4)的位置关系，然后医生实时调整进针方向避开血管和其他重要组织，然后进行穿刺；
步骤6：穿刺结束后，医生按下超声探头卡套(1)上的消融工作模式开关，计算机(2)上的控制软件收到消融工作模式开关信息后切换到消融模式；
步骤7：控制软件将消融针(4)的针尖轮廓外叠加显示默认的消融范围并在超声成像设备实时视频图像显示出来，然后医生在消融模式下的计算机(2)上控制软件的界面上选择不同型号的消融针(4)、不同的消融功率、不同的消融模式进行消融。
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