CN111658126A - 一种组织识别的自动切换功率手术系统 - Google Patents

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郑经纬
徐豪
张鹏飞
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Abstract

本发明提供一种组织识别的自动切换功率手术系统。本发明系统包括MySQL数据库、电刀、电刀主机、液晶显示屏；所述的MySQL数据库用于储存医生上传的病人的手术信息，通过电刀主机主控部分的LoRa无线传输模块与电刀主机进行数据传输；电刀主机控制电刀，并通过VGA接口连接液晶显示屏；电刀前端安装有摄像头模块；在手术过程中实时调节电刀的功率，当检测到目标组织时，在初始功率的基础上提高电刀功率档位；当未检测到目标组织时，在初始功率的基础上降低电刀功率档位。通过计算机视觉技术实时显示并在显示屏上标注目标组织，有效的降低了手术过程中医生肉眼误判的错误率。防止在手术过程中误伤了目标组织周围的正常神经组织。

Description

一种组织识别的自动切换功率手术系统
技术领域
本发明设计一种智能医疗手术系统。一种组织识别的自动切换功率手术系统。
背景技术
1928年，高频电刀开始商品化并迅速成为外科医疗中应用最广、使用价值最高的设备，其发展经历了火花放电、电子管、场效应晶体管、大功率mos管等过程。计算机技术的发展使电刀输出功率的反馈调节更加精确。目前计算机视觉技术的快速发展又一次推动了电刀等手术设备的进步。
随着医疗技术的发展和临床技术提出的要求，以高频手术器为主的复合型电外科设备也有了相应的发展，如高频氩气刀、高频超声手术系统、高频电切内窥镜治疗系统、高频旋切去脂机等设备。但是在使用这些仪器设备时，医生均需受用调节设备的工作模式。
目前医生在手术中使用高频电刀时，往往会根据不同科室和不同手术部位来调节初始时高频电刀的模式，在手术过程中往往会根据手术过程中遇见的组织的不同调节该模式下的功率。在手术过程中频繁地根据遇见的组织手动调节电刀的功率往往会增大医生的劳动强度，对于长时间的手术来说，毫无疑问会增加手术过程中的失误率，严重的话会造成非常不好的后果。
而本发明设计的高频电刀是在传统的高频电刀的基础上附带有智能信息处理部分，该部分可以在手术开始时自动切换电刀工作模式、在手术中自动调节电刀功率，可以大大降低医生的负担，可以尽量降低医生在劳累时的出错率，从而提高手术的错误率。这里所说的工作模式不是传统电刀中的切割和凝结等工作模式，而是摄像头能识别的目标组织的种类，即每种工作模式下摄像头均能识别特定类别的目标组织。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的手术系统存在的不足，提出一种组织识别的自动切换功率手术系统。本发明在传统的高配电刀的基础上附带有智能信息处理的能力。
一种组织识别的自动切换功率手术系统，包括MySQL数据库、电刀、电刀主机、液晶显示屏；
MySQL数据库通过电刀主机主控部分的LoRa无线传输模块与电刀主机进行数据传输；电刀主机控制电刀，并通过VGA接口连接液晶显示屏；所述的电刀前端安装有摄像头模块；
所述的MySQL数据库用于储存医生上传的病人的手术信息，所述的手术信息包括手术的时间、地点和手术类型，所述的手术类型包含了需要进行手术的目标组织；
所述的电刀主机主控部分包括NVIDIA主控芯片、模式选择模块、功率控制模块、视觉组织识别模块。MySQL数据库在手术前5分钟将手术信息通过电刀主机主控部分的LoRa无线传输模块传输到相应地点的电刀主机主控部分的NVIDIA主控芯片中，NVIDIA主控芯片根据接收到手术信息中的手术类型控制模式选择模块选择视觉组织识别模块中对应的计算机视觉网络模型，并控制功率调节模块使电刀达到一个适合的初始功率；
所述的视觉组织识别模块为多个训练好的计算机视觉网络模型。对于特定的目标组织，都要训练一个对应的计算机视觉网络模型，所述的计算机视觉网络模型采用Faster-RCNN，首先采集大量目标组织的图片，将获得目标组织的图片经过滤波，细节增强后得到处理后的目标组织图片，将处理后的目标组织的图片输入计算机视觉网络模型Faster-RCNN中训练，将训练结果较好的模型参数作为最终的模型参数，并将计算机视觉网络模型和最终的模型参数部署到NVIDIA主控芯片上。在电刀工作过程中，NVIDIA主控芯片通过计算机视觉网络模型实时分析摄像头模块采集的组织图片，并在组织图片上实时标注目标组织，最后用VGA线将电刀主机主板上的VGA接口和显示屏上的VGA接口连接起来，实现将标注完的图像实时地显示在显示屏上，辅助医生判断目标组织。
所述的功率调节模块可以选择手动调节或自动调节；所述的自动调节，首先通过摄像头模块实时采集图像并通过视觉组织识别模块识别采集图像中是否存在目标组织，并将识别结果发送给功率调节模块；当采集到的图像中存在目标组织时，则电刀头已经接触到目标组织，功率调节模块在初始功率的基础上提高功率档位；当采集到的图像中不存在目标组织时，则电刀头还没接触到目标组织，功率调节模块在初始功率的基础上降低功率档位，以免伤害到正常组织。
本发明有益效果如下：
在手术过程中实时调节电刀的功率，当检测到目标组织时，在初始功率的基础上提高电刀功率档位；当未检测到目标组织时，在初始功率的基础上降低电刀功率档位。通过计算机视觉技术实时显示并在显示屏上标注目标组织，有效的降低了手术过程中医生肉眼误判的错误率。防止在手术过程中误伤了目标组织周围的正常神经组织。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为电刀主机主控部分示意图；
图3为本发明模式选择流程图；
图4为组织识别和功率自动调节流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种组织识别的自动切换功率手术系统，包括MySQL数据库、电刀、电刀主机、液晶显示屏；
MySQL数据库通过电刀主机主控部分的LoRa无线传输模块与电刀主机进行数据传输；电刀主机控制电刀，并通过VGA接口连接液晶显示屏；所述的电刀前端安装有摄像头模块；
所述的MySQL数据库用于储存医生上传的病人的手术信息，所述的手术信息包括手术的时间、地点和手术类型，所述的手术类型包含了需要进行手术的目标组织；
如图2所示，所述的电刀主机主控部分包括NVIDIA主控芯片、模式选择模块、功率控制模块、视觉组织识别模块。MySQL数据库在手术前5分钟将手术信息通过电刀主机主控部分的LoRa无线传输模块传输到相应地点的电刀主机主控部分的NVIDIA主控芯片中，NVIDIA主控芯片根据接收到手术信息中的手术类型控制模式选择模块选择视觉组织识别模块中对应的计算机视觉网络模型，并控制功率调节模块使电刀达到一个适合的初始功率；
图3为本发明模式选择流程图；
所述的视觉组织识别模块为多个训练好的计算机视觉网络模型。对于特定的目标组织，都要训练一个对应的计算机视觉网络模型，所述的计算机视觉网络模型采用Faster-RCNN，首先采集大量目标组织的图片，将获得目标组织的图片经过滤波，细节增强后得到处理后的目标组织图片，将处理后的目标组织的图片输入计算机视觉网络模型Faster-RCNN中训练，将训练结果较好的模型参数作为最终的模型参数，并将计算机视觉网络模型和最终的模型参数部署到NVIDIA主控芯片上。在电刀工作过程中，NVIDIA主控芯片通过计算机视觉网络模型实时分析摄像头模块采集的组织图片，并在组织图片上实时标注目标组织，最后用VGA线将电刀主机主板上的VGA接口和显示屏上的VGA接口连接起来，实现将标注完的图像实时地显示在显示屏上，辅助医生判断目标组织。
所述的功率调节模块可以选择手动调节或自动调节；所述的自动调节，首先通过摄像头模块实时采集图像并通过视觉组织识别模块识别采集图像中是否存在目标组织，并将识别结果发送给功率调节模块；当采集到的图像中存在目标组织时，则电刀头已经接触到目标组织，功率调节模块在初始功率的基础上提高功率档位；当采集到的图像中不存在目标组织时，则电刀头还没接触到目标组织，功率调节模块在初始功率的基础上降低功率档位，以免伤害到正常组织。
图4为组织识别和功率自动调节流程图。
电刀自身的功率输出单元包括晶体管以及输出功率调节电路，其作用是将高频电流的功率放大并将其输出到电刀部件，所述的电切电凝选择按键选择手术任务中需要的电切和电凝的功率，通过专用按键，就可以完成切、凝的临床任务的切换，该操作由医生在手术中手动进行。电刀的每一种工作模式下的功率大小是可变的，医生根据手术中的实际情况可以调节电刀的功率档位。如果当前手术设备没接触到目标组织，可以将手术设备的档位调低，以免伤害到正常的组织；如果当前手术设备接触到目标组织，则因该将手术设备的档位调高，以便快速处理目标组织。

Claims (5)

1.一种组织识别的自动切换功率手术系统，其特征在于，包括MySQL数据库、电刀、电刀主机、液晶显示屏；
MySQL数据库通过电刀主机主控部分的LoRa无线传输模块与电刀主机进行数据传输；电刀主机控制电刀，并通过VGA接口连接液晶显示屏；所述的电刀前端安装有摄像头模块。
2.根据权利要求1所述的所述的一种组织识别的自动切换功率手术系统，其特征在于，MySQL数据库用于储存医生上传的病人的手术信息，所述的手术信息包括手术的时间、地点和手术类型，所述的手术类型包含了需要进行手术的目标组织。
3.根据权利要求2所述的所述的一种组织识别的自动切换功率手术系统，其特征在于，所述的电刀主机主控部分包括NVIDIA主控芯片、模式选择模块、功率控制模块、视觉组织识别模块；MySQL数据库在手术前5分钟将手术信息通过电刀主机主控部分的LoRa无线传输模块传输到相应地点的电刀主机主控部分的NVIDIA主控芯片中，NVIDIA主控芯片根据接收到手术信息中的手术类型控制模式选择模块选择视觉组织识别模块中对应的计算机视觉网络模型，并控制功率调节模块使电刀达到一个适合的初始功率。
4.根据权利要求3所述的所述的一种组织识别的自动切换功率手术系统，其特征在于，所述的视觉组织识别模块为多个训练好的计算机视觉网络模型；对于特定的目标组织，都要训练一个对应的计算机视觉网络模型，所述的计算机视觉网络模型采用Faster-RCNN，首先采集大量目标组织的图片，将获得目标组织的图片经过滤波，细节增强后得到处理后的目标组织图片，将处理后的目标组织的图片输入计算机视觉网络模型Faster-RCNN中训练，将训练结果较好的模型参数作为最终的模型参数，并将计算机视觉网络模型和最终的模型参数部署到NVIDIA主控芯片上；在电刀工作过程中，NVIDIA主控芯片通过计算机视觉网络模型实时分析摄像头模块采集的组织图片，并在组织图片上实时标注目标组织，最后用VGA线将电刀主机主板上的VGA接口和显示屏上的VGA接口连接起来，实现将标注完的图像实时地显示在显示屏上，辅助医生判断目标组织。
5.根据权利要求4所述的所述的一种组织识别的自动切换功率手术系统，其特征在于，所述的功率调节模块可以选择手动调节或自动调节；所述的自动调节，首先通过摄像头模块实时采集图像并通过视觉组织识别模块识别采集图像中是否存在目标组织，并将识别结果发送给功率调节模块；当采集到的图像中存在目标组织时，则电刀头已经接触到目标组织，功率调节模块在初始功率的基础上提高功率档位；当采集到的图像中不存在目标组织时，则电刀头还没接触到目标组织，功率调节模块在初始功率的基础上降低功率档位，以免伤害到正常组织。
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