CN114098962A - 一种脑出血穿刺手术导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脑出血穿刺手术导航系统，涉及医疗设备技术领域，通过在手术前利用图像采集装置对患者脑部出血区域进行了解，并利用采集后的图像，生成三维图像，并将生产的三维图像通过5G通讯技术远程传输给操控中心，参与手术的医护人员可借助操控中心中的VR仿真设备，并结合实时建立的VR三维仿真图像，医护人员通过佩戴VR眼镜，眼前显示手术真实场景，并借助穿刺针手柄，在三维仿真图像中进行脑出血穿刺引流手术的全过程，并且在进行VR仿真远程手术的过程中，手术室内的机械手也会同样驱动穿刺器做出于医护人员同样的动作，从而实现了在现有脑出血穿刺手术导航系统的基础上，完成手术过程的远程操控，第一时间挽救病人脱离危险。

Description

一种脑出血穿刺手术导航系统

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体为一种脑出血穿刺手术导航系统。

背景技术

脑出血是指非外伤性脑实质内血管破裂引起的出血，占全部脑卒中的20％～30％，急性期病死率为30％～40％。发生的原因主要与脑血管的病变有关，即与高血脂、糖尿病、高血压、血管的老化、吸烟等密切相关。脑出血的患者往往由于情绪激动、费劲用力时突然发病，早期死亡率很高，幸存者中多数留有不同程度的运动障碍、认知障碍、言语吞咽障碍等后遗症。

目前，应对脑出血症状，通常采用穿刺引流的方式进行治疗，医护人员在进行脑出血穿刺引流手术时，需要借助熟手导航系统来辅助完成，手术导航系统，是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示，使医生对手术器械相对病人解剖结构的位置一目了然，使外科手术更快速、更精确、更安全。

现有脑出血穿刺手术所使用的导航系统，手术医护人员在采集并合成患者脑出血部位的三维图像后，通常是结合该三维图像，在手术室内完成脑出血穿刺引流手术，这就很大程度上对手术医护人员的工作区域造成限制，以至于手术工作人员无法根据该导航系统提供的三维图像信息，对脑出血穿刺引流手术过程进行远程操控，一旦患者病情出现危机，手术医护人员又无法及时赶到手术室，从而无法第一时间进行手术，延误患者的救治时机，为此，本领域的技术人员提出了一种脑出血穿刺手术导航系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种脑出血穿刺手术导航系统，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种脑出血穿刺手术导航系统，包括设置于手术室中的：

手术床，患者在术前、术中平躺于所述手术床上；

图像采集机械臂，设置于邻近所述手术床患者头部的一侧位置；用于调整图像采集过程中的角度和位置；

机械臂控制系统，设置于所述图像采集机械臂的一侧，与所述图像采集机械臂通讯连接，用于接收控制命令以及对所述图像采集机械臂进行主动调控；

穿刺手术机械手，设置于邻近所述手术床患者头部的另一侧位置，用于执行穿刺手术；

机械手控制系统，设置于所述穿刺手术机械手的一侧，与所述图像采集机械臂通讯连接，用于接收控制命令以及对所述穿刺手术机械手进行主动调控；

医学成像四合一采集器，安装于所述图像采集机械臂的驱动端，用于采集患者脑部图像；

现场数据处理主机，与所述机械臂控制系统通讯连接，用于有线传输并处理所述医学成像四合一采集器的图像数据以及接收所述图像采集机械臂、穿刺手术机械手的控制命令；

三维图像合成计算机，与所述现场数据处理主机通讯连接，用于合成所述现场数据处理主机处理后的图像，并自动生成患者脑部三维图像；

所述脑出血穿刺手术导航系统，还包括5G通讯设备，用于远程无线传输所述三维图像合成计算机合成的患者脑部三维图像；

所述脑出血穿刺手术导航系统，还包括远程控制中心中的：

远程数据处理主机，与所述5G通讯设备无线通讯连接，用于接收并处理来自于所述5G通讯设备传输的患者脑部三维图像；

VR仿真设备，与所述远程数据处理主机通讯连接，用于在远程控制中心中生成患者脑部三维图像的VR仿真图像。

作为本发明进一步的技术方案，所述5G通讯设备为5G通讯塔、5G无线网关以及5G无线传输器中的任意一种。

作为本发明进一步的技术方案，所述脑出血穿刺手术导航系统，还包括：

图像显示器，与所述三维图像合成计算机通讯连接，用于在手术室内显示所述三维图像合成计算机合成的患者脑部三维图像。

作为本发明进一步的技术方案，所述脑出血穿刺手术导航系统，还包括：

穿刺器，安装于所述穿刺手术机械手的驱动端，用于对患者脑部出血的位置进行穿刺处理。

作为本发明进一步的技术方案，所述医学成像四合一采集器包括：

摄像头，为搞清摄像头，与所述现场数据处理主机通讯连接，用于采集患者脑部的外部图像；

磁共振成像探头，与所述现场数据处理主机通讯连接，用于采集患者脑部出血区域的核磁图像；

CT扫描成像探头，与所述现场数据处理主机通讯连接，用于采集患者脑部出血区域的电子计算机断层扫描图像；

X射线成像探头，与所述现场数据处理主机通讯连接，用于采集采集患者脑部出血区域的影像。

作为本发明进一步的技术方案，所述VR仿真设备包括：

VR眼镜，与所述5G通讯设备无线通讯连接，用于显示所述三维图像合成计算机合成的患者脑部三维图像，并进行仿真处理；

VR图像显示器，与所述VR眼镜通讯连接，用于仿真穿刺手术过程中的场景；

穿刺针手柄，与所述VR眼镜、VR图像显示器通讯连接，被握持于手术医生手中，并在所述场景中实时显示。

作为本发明进一步的技术方案，所述三维图像合成计算机内置安装有三维图像合成软件。

作为本发明进一步的技术方案，所述VR图像显示器佩戴于手术医生的头部。

有益效果

本发明提供了一种脑出血穿刺手术导航系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

该脑出血穿刺手术导航系统，通过在手术前利用图像采集装置对患者脑部出血区域进行了解，并利用采集后的图像，对患者脑部出血区域进行合成，生成三维图像，并将生产的三维图像通过5G通讯技术远程传输给操控中心，参与手术的医护人员可借助操控中心中的VR仿真设备，并结合实时建立的VR三维仿真图像，医护人员通过佩戴VR眼镜，眼前显示手术真实场景，并借助穿刺针手柄，在三维仿真图像中进行脑出血穿刺引流手术的全过程，并且在进行VR仿真远程手术的过程中，手术室内的机械手也会同样驱动穿刺器做出于医护人员同样的动作，从而实现了在现有脑出血穿刺手术导航系统的基础上，完成手术过程的远程操控，第一时间挽救病人脱离危险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

图3为本发明医学成像四合一采集器的结构框图；

图4为本发明VR仿真设备的结构框图。

图中：1、手术床；2、图像采集机械臂；3、机械臂控制系统；4、现场数据处理主机；41、三维图像合成计算机；5、图像显示器；6、穿刺手术机械手；61、穿刺器；7、机械手控制系统；8、医学成像四合一采集器；81、摄像头；82、磁共振成像探头；83、CT扫描成像探头；84、X射线成像探头；9、5G通讯设备；10、VR仿真设备；101、VR眼镜；102、VR图像显示器；103、穿刺针手柄；11、远程数据处理主机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种脑出血穿刺手术导航系统，包括设置于手术室中的：

手术床1，患者在术前、术中平躺于手术床1上；

图像采集机械臂2，设置于邻近手术床1患者头部的一侧位置；用于调整图像采集过程中的角度和位置；

机械臂控制系统3，设置于图像采集机械臂2的一侧，与图像采集机械臂2通讯连接，用于接收控制命令以及对图像采集机械臂2进行主动调控；

穿刺手术机械手6，设置于邻近手术床1患者头部的另一侧位置，用于执行穿刺手术；

机械手控制系统7，设置于穿刺手术机械手6的一侧，与图像采集机械臂2通讯连接，用于接收控制命令以及对穿刺手术机械手6进行主动调控；

医学成像四合一采集器8，安装于图像采集机械臂2的驱动端，用于采集患者脑部图像；

现场数据处理主机4，与机械臂控制系统3通讯连接，用于有线传输并处理医学成像四合一采集器8的图像数据以及接收图像采集机械臂2、穿刺手术机械手6的控制命令；

三维图像合成计算机41，与现场数据处理主机4通讯连接，三维图像合成计算机41内置安装有三维图像合成软件，用于合成现场数据处理主机4处理后的图像，并自动生成患者脑部三维图像；

同时，该脑出血穿刺手术导航系统，还包括5G通讯设备9，用于远程无线传输三维图像合成计算机41合成的患者脑部三维图像；

另外，该脑出血穿刺手术导航系统，还包括远程控制中心中的：

远程数据处理主机11，与5G通讯设备9无线通讯连接，用于接收并处理来自于5G通讯设备9传输的患者脑部三维图像；

VR仿真设备10，与远程数据处理主机11通讯连接，用于在远程控制中心中生成患者脑部三维图像的VR仿真图像。

进一步的，5G通讯设备9为5G通讯塔、5G无线网关以及5G无线传输器中的任意一种。

进一步的，该脑出血穿刺手术导航系统，还包括：

图像显示器5，与三维图像合成计算机41通讯连接，用于在手术室内显示三维图像合成计算机41合成的患者脑部三维图像。

进一步的，该脑出血穿刺手术导航系统，还包括：

穿刺器61，安装于穿刺手术机械手6的驱动端，用于对患者脑部出血的位置进行穿刺处理。

进一步的，请参阅图3，医学成像四合一采集器8包括：

摄像头81，为搞清摄像头，与现场数据处理主机4通讯连接，用于采集患者脑部的外部图像；

磁共振成像探头82，与现场数据处理主机4通讯连接，用于采集患者脑部出血区域的核磁图像；

CT扫描成像探头83，与现场数据处理主机4通讯连接，用于采集患者脑部出血区域的电子计算机断层扫描图像；

X射线成像探头84，与现场数据处理主机4通讯连接，用于采集采集患者脑部出血区域的影像。

进一步的，请参阅图4，VR仿真设备10包括：

VR眼镜101，与5G通讯设备9无线通讯连接，用于显示三维图像合成计算机41合成的患者脑部三维图像，并进行仿真处理；

VR图像显示器102，与VR眼镜101通讯连接，VR图像显示器102佩戴于手术医生的头部，用于仿真穿刺手术过程中的场景；

穿刺针手柄103，与VR眼镜101、VR图像显示器102通讯连接，被握持于手术医生手中，并在场景中实时显示。

使用时，首先，患者麻醉后，平躺于手术床1上，通过机械臂控制系统3，控制图像采集机械臂2驱动医学成像四合一采集器8对患者脑部出血区域进行图像采集，采集后的图像传输给现场数据处理主机4进行处理，现场数据处理主机4将处理后的数据传输给三维图像合成计算机41，利用三维图像合成计算机41中安装的三维图像合成软件，自动生成患者脑部出血区域的三维图像，一方面通过图像显示器5进行显示，另一方面通过5G通讯设备9将合成的三维图像远程传输给VR图像显示器102，VR图像显示器102实时对三维图像进行仿真，医护人员佩戴VR眼镜101并手持穿刺针手柄103进行穿刺手术，医护人员在执行穿刺手术的过程中，VR仿真设备10将执行动作实时传输给现场数据处理主机4，现场数据处理主机4再将该数据传输给机械手控制系统7，机械手控制系统7主动控制穿刺手术机械手6携带穿刺器61做出与医护人员在VR场景中同样的手术动作，即可实现在现有脑出血穿刺手术导航系统的基础上，完成手术过程的远程操控，第一时间挽救病人脱离危险。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，包括设置于手术室中的：

手术床(1)，患者在术前、术中平躺于所述手术床(1)上；

图像采集机械臂(2)，设置于邻近所述手术床(1)患者头部的一侧位置；用于调整图像采集过程中的角度和位置；

机械臂控制系统(3)，设置于所述图像采集机械臂(2)的一侧，与所述图像采集机械臂(2)通讯连接，用于接收控制命令以及对所述图像采集机械臂(2)进行主动调控；

穿刺手术机械手(6)，设置于邻近所述手术床(1)患者头部的另一侧位置，用于执行穿刺手术；

机械手控制系统(7)，设置于所述穿刺手术机械手(6)的一侧，与所述图像采集机械臂(2)通讯连接，用于接收控制命令以及对所述穿刺手术机械手(6)进行主动调控；

医学成像四合一采集器(8)，安装于所述图像采集机械臂(2)的驱动端，用于采集患者脑部图像；

现场数据处理主机(4)，与所述机械臂控制系统(3)通讯连接，用于有线传输并处理所述医学成像四合一采集器(8)的图像数据以及接收所述图像采集机械臂(2)、穿刺手术机械手(6)的控制命令；

三维图像合成计算机(41)，与所述现场数据处理主机(4)通讯连接，用于合成所述现场数据处理主机(4)处理后的图像，并自动生成患者脑部三维图像；

还包括5G通讯设备(9)，用于远程无线传输所述三维图像合成计算机(41)合成的患者脑部三维图像；

还包括远程控制中心中的：

远程数据处理主机(11)，与所述5G通讯设备(9)无线通讯连接，用于接收并处理来自于所述5G通讯设备(9)传输的患者脑部三维图像；

VR仿真设备(10)，与所述远程数据处理主机(11)通讯连接，用于在远程控制中心中生成患者脑部三维图像的VR仿真图像。

2.根据权利要求1所述的一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，所述5G通讯设备(9)为5G通讯塔、5G无线网关以及5G无线传输器中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，还包括：

图像显示器(5)，与所述三维图像合成计算机(41)通讯连接，用于在手术室内显示所述三维图像合成计算机(41)合成的患者脑部三维图像。

4.根据权利要求1所述的一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，还包括：

穿刺器(61)，安装于所述穿刺手术机械手(6)的驱动端，用于对患者脑部出血的位置进行穿刺处理。

5.根据权利要求1所述的一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，所述医学成像四合一采集器(8)包括：

摄像头(81)，为搞清摄像头，与所述现场数据处理主机(4)通讯连接，用于采集患者脑部的外部图像；

磁共振成像探头(82)，与所述现场数据处理主机(4)通讯连接，用于采集患者脑部出血区域的核磁图像；

CT扫描成像探头(83)，与所述现场数据处理主机(4)通讯连接，用于采集患者脑部出血区域的电子计算机断层扫描图像；

X射线成像探头(84)，与所述现场数据处理主机(4)通讯连接，用于采集患者脑部出血区域的影像。

6.根据权利要求1所述的一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，所述VR仿真设备(10)包括：

VR眼镜(101)，与所述5G通讯设备(9)无线通讯连接，用于显示所述三维图像合成计算机(41)合成的患者脑部三维图像，并进行仿真处理；

VR图像显示器(102)，与所述VR眼镜(101)通讯连接，用于仿真穿刺手术过程中的场景；

穿刺针手柄(103)，与所述VR眼镜(101)、VR图像显示器(102)通讯连接，被握持于手术医生手中，并在所述场景中实时显示。

7.根据权利要求1所述的一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，所述三维图像合成计算机(41)内置安装有三维图像合成软件。

8.根据权利要求6所述的一种脑出血穿刺手术导航系统，其特征在于，所述VR图像显示器(102)佩戴于手术医生的头部。

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