CN115500936A - 微波消融系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波消融系统及方法，该系统包括：微波消融模块、荧光内窥镜模块、主控模块和人机交互模块；微波消融模块包括微波源和消融针；荧光内窥镜模块包括激光光源、白光光源、成像单元和内窥镜；主控模块分别与人机交互模块、微波源、激光光源、白光光源和成像单元连接；消融针与微波源连接；内窥镜分别与激光光源、白光光源和成像单元连接。采用本发明可以提高微波消融手术的准确性和效率，降低微波消融手术的成本。

Description

微波消融系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种微波消融系统及方法。

背景技术

肿瘤微波消融疗法由于其微创，疗效明显，并发症少等优势，已被纳入国内外癌症治疗指南，现已广泛应用于肝癌、肺癌、甲状腺癌等癌症治疗中。

荧光成像技术是利用造影剂在激发光的照射下产生电子振动，电子跃迁到激发态，再由激发态回到基态过程中产生发射光的原理，通过荧光照相机捕捉到造影剂在生物组织中产生的发射光而实现生物组织可视化的技术。目前已应用于肿瘤组织的切缘判定，血管显影领域。

微波消融技术操作流程是术前医生在B超等影像学引导下用消融针进行穿刺，将消融针插入病灶位置，然后通过仪器发出微波传输到病灶部位，产生高温灭活肿瘤，术后直接将针拔出，手术结束。但微波手术存在以下问题：

问题1，术中医生无法直接看到消融效果，无法准确判断肿瘤是否已经完全消融，现有技术通过两种途径解决：(1)术后通过影像学检测，例如通过CT、B超、MRI等技术判断肿瘤组织是否全部被杀死，如果效果不完全，仍需进行二次手术，增加病人身体精神和经济双重压力；(2)术中通过测温针监测肿瘤边缘温度，从而间接粗略判断其消融效果，但测温针受其精度，插入位置等各种因素的制约，并不能直接反映消融效果。

问题2，医生需要在影像引导下进行穿刺，要求医生操作熟练，不然会由于无法准确将针插入病灶中心而导致反复插拔，损害病人正常组织的现象。

因此，现有微波消融手术除了需要微波消融设备外，还需配备B超、CT等影像设备辅助穿刺，价格昂贵。此外，如果采用CT、MRI等多次照射，射线会对人体产生损伤。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微波消融系统及方法，以提高微波消融手术的准确性和效率，降低微波消融手术的成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种微波消融系统，所述系统包括：微波消融模块、荧光内窥镜模块、主控模块和人机交互模块；所述微波消融模块包括微波源和消融针；所述荧光内窥镜模块包括激光光源、白光光源、成像单元和内窥镜；所述主控模块分别与所述人机交互模块、所述微波源、所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元连接；所述消融针与所述微波源连接；所述内窥镜分别与所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元连接；所述人机交互模块用于根据操作者的参数设置操作，驱动所述主控模块分别控制所述微波源、所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元的工作状态；其中，所述参数包括以下中至少之一：消融参数、激光光源开关、白光光源开关和成像参数；所述微波源用于在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述消融针向所述目标病灶发出微波，以对所述目标病灶进行微波消融；所述激光光源用于在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射激发光；所述白光光源用于在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射白光；所述成像单元用于在所述主控模块的控制下，采集与所述内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；其中，所述初始图像信号包括白光图像信号和/或荧光图像信号；所述人机交互模块还用于：通过所述主控模块获取所述成像单元采集到的所述初始图像信号，并对获取的所述初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像；其中，所述目标图像包括以下中至少之一：白光图像、荧光图像、融合光图像和血供图像。

第二方面，本发明实施例还提供一种微波消融方法，所述方法应用于上述微波消融系统；所述方法包括：所述人机交互模块根据操作者的参数设置操作，驱动所述主控模块分别控制所述微波源、所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元的工作状态；其中，所述参数包括以下中至少之一：消融参数、激光光源开关、白光光源开关和成像参数；所述微波源在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述消融针向所述目标病灶发出微波，以对所述目标病灶进行微波消融；所述激光光源在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射激发光；所述白光光源在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射白光；所述成像单元在所述主控模块的控制下，采集与所述内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；其中，所述初始图像信号包括白光图像信号和/或荧光图像信号；所述人机交互模块通过所述主控模块获取所述成像单元采集到的所述初始图像信号，并对获取的所述初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像；其中，所述目标图像包括以下中至少之一：白光图像、荧光图像、融合光图像和血供图像。

本发明实施例提供的一种微波消融系统及方法，人机交互模块根据操作者的参数设置操作驱动主控模块分别控制微波源、激光光源、白光光源和成像单元的工作状态；微波源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过消融针向目标病灶发出微波，以对目标病灶进行微波消融；激光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射激发光；白光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射白光；成像单元在主控模块的控制下，采集与内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；人机交互模块通过主控模块获取成像单元采集到的初始图像信号，并对获取的初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像。采用上述技术，可在内窥镜影像下直接进行消融针的穿刺，无需外加其他影像设备的辅助引导即可完成微波消融手术，从而提高了微波消融手术的准确性和效率，降低了微波消融手术的成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种微波消融系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中另一种微波消融系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中另一种微波消融系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中一种微波消融方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前，微波消融技术操作流程是术前医生在B超等影像学引导下用消融针进行穿刺，将消融针插入病灶位置，然后通过仪器发出微波传输到病灶部位，产生高温灭活肿瘤，术后直接将针拔出，手术结束。但微波手术存在以下问题：

问题1，术中医生无法直接看到消融效果，无法准确判断肿瘤是否已经完全消融，现有技术通过两种途径解决：(1)术后通过影像学检测，例如通过CT、B超、MRI等技术判断肿瘤组织是否全部被杀死，如果效果不完全，仍需进行二次手术，增加病人身体精神和经济双重压力；(2)术中通过测温针监测肿瘤边缘温度，从而间接粗略判断其消融效果，但测温针受其精度，插入位置等各种因素的制约，并不能直接反映消融效果。

问题2，医生需要在影像引导下进行穿刺，要求医生操作熟练，不然会由于无法准确将针插入病灶中心而导致反复插拔，损害病人正常组织的现象。

因此，现有微波消融手术除了需要微波消融设备外，还需配备B超、CT等影像设备辅助穿刺，价格昂贵。此外，如果采用CT、MRI等多次照射，射线会对人体产生损伤。

基于现有微波消融手术中存在的上述问题，本发明实施提供的一种微波消融系统及方法，可以提高微波消融手术的准确性和效率，降低微波消融手术的成本。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种微波消融系统进行详细介绍，参见图1所示，该系统可以包括：微波消融模块10、荧光内窥镜模块20、主控模块30和人机交互模块40；微波消融模块10包括微波源12和消融针11；荧光内窥镜模块20包括激光光源22、白光光源23、成像单元24和内窥镜21；主控模块30分别与人机交互模块40、微波源12、激光光源22、白光光源23和成像单元24连接；消融针11与微波源12连接；内窥镜21分别与激光光源22、白光光源23和成像单元24连接。

参见图1所示，人机交互模块40可用于根据操作者的参数设置操作，驱动主控模块30分别控制微波源12、激光光源22、白光光源23和成像单元24的工作状态；其中，参数包括以下中至少之一：消融参数、激光光源开关、白光光源开关和成像参数。

人机交互模块40可以采用上位机等具有通讯功能和人机交互功能的设备，此类设备可以带有用于提供人机交互界面的显示屏、便于操作人员按压的物理按键等；基于此，上述参数设置操作可以为触控人机交互界面指定位置、按压指定物理按键等，具体可根据实际需要自定义，对此不进行限定。上述消融参数可以包括消融功率、消融时间等，具体可根据实际需要自定义，对此不进行限定。

参见图1所示，微波源12可用于在消融针11插入到目标病灶(如肿瘤等)内部时，在主控模块30的控制下通过消融针11向目标病灶发出微波，以对目标病灶进行微波消融。

具体地，操作者在将消融针11插入病灶内部后，可对人机交互模块40进行参数设置操作，并在参数设置操作完成后，通过操控人机交互模块40的方式触发人机交互模块40下发参数设置操作对应的指令至主控模块30，主控模块30接收到指令后会驱动微波源12发出微波，微波经消融针11传输到病灶内部，从而实现对目标病灶进行微波消融。

参见图1所示，激光光源22可用于在消融针11插入到目标病灶内部时，在主控模块30的控制下通过内窥镜21向目标病灶发射激发光。白光光源23可用于在消融针11插入到目标病灶内部时，在主控模块30的控制下通过内窥镜21向目标病灶发射白光。成像单元24可用于在主控模块30的控制下，采集与内窥镜21的反射光所对应的初始图像信号；其中，初始图像信号可以包括白光图像信号和/或荧光图像信号。基于此，人机交互模块40还可用于：通过主控模块30获取成像单元24采集到的初始图像信号，并对获取的初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像；其中，目标图像可以包括以下中至少之一：白光图像、荧光图像、融合光图像和血供图像。

具体地，操作者在将消融针11插入病灶内部后，可对人机交互模块40进行参数设置操作，并在参数设置操作完成后，通过操控人机交互模块40的方式触发人机交互模块40下发参数设置操作对应的指令至主控模块30；主控模块30接收到指令后会驱动激光光源22产生激发光和/或驱动白光光源23产生白光，激光光源22产生的激发光和/或白光光源23产生的白光通过内窥镜21的内置光纤照射到目标病灶上，目标病灶上组织的反射光，光路由目标病灶部位入射通过光纤，经分光镜和反光镜再传回；由成像单元24采集反射光对应的初始图像信号，初始图像信号通过主控模块30传输回人机交互模块40；由人机交互模块40进行初始图像信号的处理(如图像融合、伪彩处理等)，得到并显示相应的目标图像(如白光图像、荧光图像、融合光图像、血供图像等)。

本发明实施例提供的一种微波消融系统，人机交互模块根据操作者的参数设置操作驱动主控模块分别控制微波源、激光光源、白光光源和成像单元的工作状态；微波源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过消融针向目标病灶发出微波，以对目标病灶进行微波消融；激光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射激发光；白光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射白光；成像单元在主控模块的控制下，采集与内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；人机交互模块通过主控模块获取成像单元采集到的初始图像信号，并对获取的初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像。采用上述技术，可在内窥镜影像下直接进行消融针的穿刺，无需外加其他影像设备的辅助引导即可完成微波消融手术，从而提高了微波消融手术的准确性和效率，降低了微波消融手术的成本。

作为一种可能的实施方式，上述融合光图像可以为上述白光图像与上述荧光图像融合后所形成的图像；上述初始图像信号可以包括上述白光图像信号和上述荧光图像信号；基于此，参见图1所示，人机交互模块40还可用于采用图像融合算法对白光图像和荧光图像进行图像融合，之后对图像融合后得到的图像进行伪彩处理，得到融合光图像。

上述图像融合算法可采用小波变换融合算法或其他图像融合算法等，具体可根据实际需要自行选择，对此不进行限定。

作为一种可能的实施方式，上述血供图像是上述荧光图像经过伪彩处理后所形成的图像；上述初始图像信号可以包括上述荧光图像信号；基于此，参见图1所示，人机交互模块40还可用于根据荧光光强对荧光图像进行伪彩处理，得到血供图像。

基于上述图1所示的微波消融系统，本发明实施例还提供另一种微波消融系统，参见图2所示，微波消融模块10还可以包括与主控模块30连接的测温单元14；人机交互模块40还可用于通过主控模块30获取测温单元14采集到的目标病灶对应的温度信号，并对获取到的温度信号进行可视化。

具体地，在操作者将测温单元放置在目标病灶内部的指定位置处后，测温单元14会采集目标病灶对应的温度信号，并将采集的温度信号回传给主控模块30；主控模块30再将温度信号传输给人机交互模块40，由人机交互模块40对接收到的温度信号进行可视化，从而实现对目标病灶的温度进行监控。

上述测温单元14可以由测温电路、测温针等部件组成，具体可根据实际情况自定义，对此不进行限定。示例性地，图2中的测温单元14可以包括测温电路和测温针，测温电路分别与图2中的主控模块30和测温针连接；图2中的主控模块30可用于在测温针插入到目标病灶内部时，通过测温电路获取测温针采集到的目标病灶内部对应的温度信号。具体地，在操作者将测温针插入目标病灶内部后，测温针会采集目标病灶对应的温度信号，经过测温电路回传给主控模块30；主控模块30再将温度信号传输给人机交互模块40，由人机交互模块40对温度信号进行可视化，从而实现对目标病灶的温度进行监控。

参见图2所示，微波消融模块10还可以包括水冷单元13；水冷单元13分别与主控模块30和消融针11连接；水冷单元13用于在消融针11插入到目标病灶内部时，在主控模块30的控制下为消融针水冷降温。

具体地，操作者在将消融针11插入病灶内部后，可通过操控人机交互模块40的方式触发人机交互模块40下发相应的指令至主控模块30；主控模块30接收到指令后会驱动水冷单元13运行，为消融针11水冷降温。

上述水冷单元13可以由水泵、水管、阀门等部件组成，具体可根据实际情况自定义，对此不进行限定。

作为一种可能的实施方式，参见图2所示，主控模块30还可用于在测温单元14采集到的温度信号超过预设温度阈值时，控制微波源12停止工作并控制人机交互模块40报警。

上述温度阈值具体可根据实际需要自定义，对此不进行限定。上述报警的方式可采用在人机交互界面上显示报警信息、发出报警音、发出报警灯光等，具体可根据实际需要自定义，对此不进行限定。

作为一种可能的实施方式，上述微波消融系统还可以包括系统电源、第一电源和第二电源；系统电源与图2中的主控模块30连接，用于为图2中的主控模块30供电；第一电源分别与图2中的微波源12和测温单元14连接，用于为图2中的微波源12和测温单元14供电；第二电源分别与图2中的激光光源22、白光光源23和成像单元24连接，用于为图2中的激光光源22、白光光源23和成像单元24供电。

为了便于理解，在此以图3为例对上述微波消融系统进行示例性描述如下：

参见图3所示，该系统可以包括：微波消融模块10、荧光内窥镜模块20、主控板31、上位机41、系统电源50；其中，微波消融模块10进行微波消融手术，荧光内窥镜模块20为操作者(如医生等)提供实时影像监控。微波消融模块10包括微波源12、消融针11、水泵103、测温电路105、测温针104和第一电源(图3中未示出)。荧光内窥镜模块20包括激光光源22、白光光源23、CCD组件204、内窥镜21和第二电源(图3中未示出)；主控板31分别与上位机41、系统电源50、微波源12、水泵103、测温电路105、激光光源22、白光光源23和CCD组件204连接；消融针11分别与微波源12和水泵103连接；测温针104与测温电路105连接；内窥镜21分别与激光光源22、白光光源23和CCD组件204连接；第一电源分别与微波源12、水泵103和测温电路105连接，第二电源分别与激光光源22、白光光源23和CCD组件204连接。

主控板31可通过串口通信协议RS485与上位机41的软件连接，从而实现上位机41对硬件的控制和信号传输。可通过上位机41的软件提供以下功能：微波消融模块10的参数设置、荧光内窥镜模块20的参数设置、实时监测信号、图像显示、报警和病人信息管理。

通过系统电源为主控板31供电；通过第一电源分别为微波源12、水泵103和测温电路105供电；操作者在将消融针11和测温针104插入目标病灶内部后，可通过上位机41进行微波消融模块10的参数设置，并在参数设置完成后，通过操控上位机41的方式触发上位机41下发参数设置对应的指令至主控板31；主控板31驱动微波源12发出微波，微波经消融针11传输到病灶内部，从而实现对目标病灶进行微波消融；且主控板31驱动水泵103运行，为消融针11水冷降温。同时，测温针104采集目标病灶对应的温度信号，经过测温电路105回传给主控板31；主控板31再将温度信号传输给上位机41，由上位机41的软件对温度信号进行可视化，从而实现对目标病灶的温度进行监控。其中，微波源12可采用2450MHz固态源，消融针11可使用NY-2450系列消融针，测温针104可采用NY-TEMP系列测温针。

CCD组件204可以包括白光CCD和荧光CCD，白光CCD分别与主控板31和内窥镜21连接，荧光CCD分别与主控板31和内窥镜21连接；通过第二电源分别为激光光源22、白光光源23和CCD组件204供电；操作者在将消融针11和测温针插入目标病灶内部后，可对上位机41进行荧光内窥镜模块20的参数设置，并在参数设置完成后，通过操控上位机41的方式触发上位机41下发参数设置对应的指令至主控板31；主控板31驱动激光光源22产生激发光和驱动白光光源23产生白光，激光光源22产生的激发光和白光光源23产生的白光通过内窥镜21的内置光纤照射到目标病灶上，目标病灶上组织的反射光，光路由目标病灶部位入射通过光纤，经分光镜和反光镜再传回；由白光CCD采集白光反射光对应的图像信号，由荧光CCD采集荧光对应的图像信号，这两部分图像信号通过主控板31传输回上位机41，由上位机41进行图像信号的处理。其中激发光可采用785nm波长的激光。

上述微波消融模块10的参数设置可以包括：消融功率设置、消融时间设置等；上述荧光内窥镜模块20的参数设置可以包括：激光光源开关设置，白光光源开关设置，相机参数调节。上述实时监测信号可以包括：实时监测消融时间、实时监测测温针104采集的温度信号等。上述图像显示可以包括：白光、荧光、融合光和血供4种模式下的图像显示，分别为白光图像的显示、荧光图像的显示、融合光图像的显示和血供图像的显示。上述报警可以包括：在杆温(即测温针104采集到的温度信号)超过45摄氏度时，触发主控板31控制微波源停止并控制上位机41报警。上述病人信息管理可以包括：对病人基础信息以及治疗信息的保存和存储功能。

在通过上位机41的软件提供融合光图像的显示功能时，上位机41会采用小波变换融合算法对白光图像和荧光图像进行图像融合，之后对图像融合后得到的图像进行伪彩处理，得到融合光图像；在通过上位机41的软件提供血供图像的显示功能时，上位机41会根据荧光光强对荧光图像进行伪彩处理，得到血供图像。

此外，上述上位机41还可以提供病人信息管理功能，如对病人基础信息以及治疗信息的保存和存储功能等，进一步拓展了上述微波消融系统的功能。

上述微波消融系统基于荧光成像技术，通过荧光内窥镜模块提供实时手术影像，根据目的和需求不同，可在术前定位目标病灶以及在术后进行微波消融效果的评估。

作为一种可能的实施方式，上述目标图像可以包括上述白光图像、上述荧光图像和上述融合光图像；基于此，操作者可以利用上述微波消融系统进行以下步骤：在对目标病灶进行微波消融前，操作者向具有目标病灶的目标患者静脉注射吲哚菁绿(indocyaninegreen，ICG)，直至等待预设时长后，ICG在目标病灶富集且在目标患者体内目标病灶以外的部分代谢掉；操作者将内窥镜21移动至目标患者体内目标病灶对应的目标位置(如目标病灶附近的某个位置)，并通过人机交互模块40驱动主控模块30分别控制激光光源22和白光光源23均打开；操作者根据人机交互模块40所显示的目标图像将消融针11插入到目标病灶内部，并通过人机交互模块40设置消融参数；操作者通过人机交互模块40驱动主控模块30控制微波源12打开，开始对目标病灶进行微波消融；操作者在对目标病灶进行微波消融的过程中，不断观察人机交互模块40所显示的融合光图像以确定融合光图像中的消融区域和ICG荧光区域，直至消融区域和ICG荧光区域重叠，微波消融结束；其中，消融区域在融合光图像中的颜色与ICG荧光区域在融合光图像中的颜色不同。

作为一种可能的实施方式，上述目标图像可以包括上述白光图像、上述荧光图像和上述血供图像；基于此，操作者可以利用上述微波消融系统进行以下步骤：操作者将内窥镜21移动至具有目标病灶的目标患者体内目标病灶对应的目标位置(如目标病灶附近的某个位置)，并通过人机交互模块40驱动主控模块30分别控制激光光源22和白光光源23均打开；操作者根据人机交互模块40所显示的目标图像将消融针11插入到目标病灶内部，并通过人机交互模块40设置消融参数；操作者通过人机交互模块40驱动主控模块30控制微波源12打开，开始对目标病灶进行微波消融；操作者在微波消融结束后，向具有目标病灶的目标患者静脉注射ICG，并不断观察人机交互模块40所显示的血供图像以确定血供图像中的消融区域；其中，消融区域在血供图像中的ICG流动情况与正常区域在血供图像中的ICG流动情况不同。

基于上述微波消融系统，本发明实施例还提供一种微波消融方法，该方法应用于上述微波消融系统；参见图4所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S402，人机交互模块根据操作者的参数设置操作，驱动主控模块分别控制微波源、激光光源、白光光源和成像单元的工作状态；其中，参数包括以下中至少之一：消融参数、激光光源开关、白光光源开关和成像参数。

步骤S404，微波源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过消融针向目标病灶发出微波，以对目标病灶进行微波消融。

步骤S406，激光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射激发光。

步骤S408，白光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射白光。

步骤S410，成像单元在主控模块的控制下，采集与内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；其中，初始图像信号包括白光图像信号和/或荧光图像信号。

步骤S412，人机交互模块通过主控模块获取成像单元采集到的初始图像信号，并对获取的初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像；其中，目标图像包括以下中至少之一：白光图像、荧光图像、融合光图像和血供图像。

本发明实施例提供的一种微波消融方法，人机交互模块根据操作者的参数设置操作驱动主控模块分别控制微波源、激光光源、白光光源和成像单元的工作状态；微波源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过消融针向目标病灶发出微波，以对目标病灶进行微波消融；激光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射激发光；白光光源在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下通过内窥镜向目标病灶发射白光；成像单元在主控模块的控制下，采集与内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；人机交互模块通过主控模块获取成像单元采集到的初始图像信号，并对获取的初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像。采用上述技术，可在内窥镜影像下直接进行消融针的穿刺，无需外加其他影像设备的辅助引导即可完成微波消融手术，从而提高了微波消融手术的准确性和效率，降低了微波消融手术的成本。

作为一种可能的实施方式，上述融合光图像可以为上述白光图像与上述荧光图像融合后所形成的图像；上述对获取的初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像的步骤可以包括以下操作方式：采用图像融合算法对白光图像和荧光图像进行图像融合，之后对图像融合后得到的图像进行伪彩处理，得到融合光图像。

作为一种可能的实施方式，上述血供图像是上述荧光图像经过伪彩处理后所形成的图像；上述对获取的初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像的步骤可以包括以下操作方式：根据荧光光强对荧光图像进行伪彩处理，得到血供图像。

作为一种可能的实施方式，上述微波消融方法还可以包括以下操作方式：人机交互模块通过主控模块获取测温单元采集到的目标病灶对应的温度信号，并对获取到的温度信号进行可视化。

作为一种可能的实施方式，上述微波消融方法还可以包括以下操作方式：水冷单元在消融针插入到目标病灶内部时，在主控模块的控制下为消融针水冷降温。

作为一种可能的实施方式，上述微波消融方法还可以包括以下操作方式：主控模块在测温单元采集到的温度信号超过预设温度阈值时，控制微波源停止工作并控制人机交互模块报警。

作为一种可能的实施方式，上述人机交互模块通过主控模块获取测温单元采集到的目标病灶对应的温度信号的步骤可以包括以下操作方式：主控模块在测温针插入到目标病灶内部时，通过测温电路获取测温针采集到的目标病灶内部对应的温度信号。

作为一种可能的实施方式，上述微波消融方法还可以包括以下操作方式：通过系统电源为主控模块供电；通过第一电源为微波源和测温单元供电；通过第二电源为激光光源、白光光源和成像单元供电。

作为一种可能的实施方式，上述目标图像可以包括上述白光图像、上述荧光图像和上述融合光图像；基于此，上述微波消融方法还可以包括以下操作方式：在对目标病灶进行微波消融前，操作者向具有目标病灶的目标患者静脉注射ICG，直至等待预设时长后，ICG在目标病灶富集且在目标患者体内目标病灶以外的部分代谢掉；操作者将内窥镜移动至目标患者体内目标病灶对应的目标位置(如目标病灶附近的某个位置)，并通过人机交互模块驱动主控模块分别控制激光光源和白光光源均打开；操作者根据人机交互模块所显示的目标图像将消融针插入到目标病灶内部，并通过人机交互模块设置消融参数；操作者通过人机交互模块驱动主控模块控制微波源打开，开始对目标病灶进行微波消融；操作者在对目标病灶进行微波消融的过程中，不断观察人机交互模块所显示的融合光图像以确定融合光图像中的消融区域和ICG荧光区域，直至消融区域和ICG荧光区域重叠，微波消融结束；其中，消融区域在融合光图像中的颜色与ICG荧光区域在融合光图像中的颜色不同。

示例性地，为了利用ICG荧光成像术前观察肿瘤(即目标病灶)位置，可进行以下步骤：医生在术前向具有肿瘤的患者(即目标患者)静脉注射ICG，等待8-10h后，ICG在肿瘤部分富集且在患者体内其他部分代谢掉，开始手术；医生将内窥镜插入到患者体内肿瘤附近，并通过操控人机交互模块的方式触发主控模块分别控制激光光源和白光光源均打开；医生通过观察人机交互模块所显示的白光图像、荧光图像和融合光图像确定肿瘤显影位置，并在白光图像、荧光图像和融合光图像的引导下将消融针插入到肿瘤内部，并通过人机交互模块设置消融参数；医生通过操控人机交互模块的方式触发主控模块控制微波源打开，开始对肿瘤进行微波消融；医生在术中观察人机交互模块所显示的融合光图像，融合光图像中消融区域比正常组织区域呈现更强的荧光，且消融区域在融合光图像中的颜色与ICG荧光区域在融合光图像中的颜色不同；如消融区域不够，即消融区域不足以覆盖ICG荧光区域，继续开启微波源1min，同时观察融合光图像，反复进行开启微波源和观察融合光图像的步骤，直到消融区域和ICG荧光区域重叠，说明消融范围已全部覆盖肿瘤所在区域，手术结束。

作为一种可能的实施方式，上述目标图像可以包括上述白光图像、上述荧光图像和上述血供图像；基于此，上述微波消融方法还可以包括以下操作方式：操作者将内窥镜移动至具有目标病灶的目标患者体内目标病灶对应的目标位置(如目标病灶附近的某个位置)，并通过人机交互模块驱动主控模块分别控制激光光源和白光光源均打开；操作者根据人机交互模块所显示的目标图像将消融针插入到目标病灶内部，并通过人机交互模块设置消融参数；操作者通过人机交互模块驱动主控模块控制微波源打开，开始对目标病灶进行微波消融；操作者在微波消融结束后，向具有目标病灶的目标患者静脉注射ICG，并不断观察人机交互模块所显示的血供图像以确定血供图像中的消融区域；其中，消融区域在血供图像中的ICG流动情况与正常区域在血供图像中的ICG流动情况不同。

示例性地，为了利用ICG荧光成像术后观察血供图像判断肿瘤的消融效果，可进行以下步骤：手术开始，医生将内窥镜插入到具有肿瘤(即目标病灶)的患者(即目标患者)体内肿瘤附近，并通过操控人机交互模块的方式触发主控模块分别控制激光光源和白光光源均打开；医生通过观察人机交互模块所显示的白光图像、荧光图像和融合光图像确定肿瘤显影位置，并在白光图像、荧光图像和融合光图像的引导下将消融针插入到肿瘤内部，并通过人机交互模块设置消融参数；医生通过操控人机交互模块的方式触发主控模块控制微波源打开，开始对肿瘤进行微波消融。医生在微波消融结束后，向患者静脉注射ICG，并观察人机交互模块所显示的血供图像中ICG沿血管流动的情况；肿瘤经微波消融后由于组织坏死，血流无法通过，因而血供图像中ICG只能通过正常区域但无法通过消融区域，医生可据此确定血供图像中的消融区域，从而判断肿瘤的消融效果。

本发明实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微波消融系统，其特征在于，所述系统包括：微波消融模块、荧光内窥镜模块、主控模块和人机交互模块；所述微波消融模块包括微波源和消融针；所述荧光内窥镜模块包括激光光源、白光光源、成像单元和内窥镜；所述主控模块分别与所述人机交互模块、所述微波源、所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元连接；所述消融针与所述微波源连接；所述内窥镜分别与所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元连接；

所述人机交互模块用于根据操作者的参数设置操作，驱动所述主控模块分别控制所述微波源、所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元的工作状态；其中，所述参数包括以下中至少之一：消融参数、激光光源开关、白光光源开关和成像参数；

所述微波源用于在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述消融针向所述目标病灶发出微波，以对所述目标病灶进行微波消融；

所述激光光源用于在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射激发光；

所述白光光源用于在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射白光；

所述成像单元用于在所述主控模块的控制下，采集与所述内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；其中，所述初始图像信号包括白光图像信号和/或荧光图像信号；

所述人机交互模块还用于：通过所述主控模块获取所述成像单元采集到的所述初始图像信号，并对获取的所述初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像；其中，所述目标图像包括以下中至少之一：白光图像、荧光图像、融合光图像和血供图像。

2.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述融合光图像为所述白光图像与所述荧光图像融合后所形成的图像；所述人机交互模块还用于采用图像融合算法对所述白光图像和所述荧光图像进行图像融合，之后对图像融合后得到的图像进行伪彩处理，得到所述融合光图像；

血供图像是所述荧光图像经过伪彩处理后所形成的图像；所述人机交互模块还用于根据荧光光强对所述荧光图像进行伪彩处理，得到所述血供图像。

3.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述微波消融模块还包括与所述主控模块连接的测温单元；所述人机交互模块还用于通过所述主控模块获取所述测温单元采集到的所述目标病灶对应的温度信号，并对获取到的所述温度信号进行可视化。

4.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述微波消融模块还包括水冷单元；所述水冷单元分别与所述主控模块和所述消融针连接；所述水冷单元用于在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下为所述消融针水冷降温。

5.根据权利要求3所述的微波消融系统，其特征在于，所述主控模块还用于在所述测温单元采集到的所述温度信号超过预设温度阈值时，控制所述微波源停止工作并控制所述人机交互模块报警。

6.根据权利要求3所述的微波消融系统，其特征在于，所述测温单元包括测温电路和测温针；所述测温电路分别与所述主控模块和所述测温针连接；所述主控模块用于在所述测温针插入到目标病灶内部时，通过所述测温电路获取所述测温针采集到的所述目标病灶内部对应的温度信号。

7.根据权利要求3所述的微波消融系统，其特征在于，所述系统还包括系统电源、第一电源和第二电源；所述系统电源与所述主控模块连接，用于为所述主控模块供电；所述第一电源分别与所述微波源和所述测温单元连接，用于为所述微波源和所述测温单元供电；所述第二电源分别与所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元连接，用于为所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元供电。

8.一种微波消融方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至7任一项所述的微波消融系统；所述方法包括：

所述人机交互模块根据操作者的参数设置操作，驱动所述主控模块分别控制所述微波源、所述激光光源、所述白光光源和所述成像单元的工作状态；其中，所述参数包括以下中至少之一：消融参数、激光光源开关、白光光源开关和成像参数；

所述微波源在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述消融针向所述目标病灶发出微波，以对所述目标病灶进行微波消融；

所述激光光源在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射激发光；

所述白光光源在所述消融针插入到目标病灶内部时，在所述主控模块的控制下通过所述内窥镜向所述目标病灶发射白光；

所述成像单元在所述主控模块的控制下，采集与所述内窥镜的反射光所对应的初始图像信号；其中，所述初始图像信号包括白光图像信号和/或荧光图像信号；

所述人机交互模块通过所述主控模块获取所述成像单元采集到的所述初始图像信号，并对获取的所述初始图像信号进行处理，得到并显示目标图像；其中，所述目标图像包括以下中至少之一：白光图像、荧光图像、融合光图像和血供图像。

9.根据权利要求8所述的微波消融方法，其特征在于，所述目标图像包括所述白光图像、所述荧光图像和融合光图像；所述方法还包括：

在对所述目标病灶进行微波消融前，操作者向具有所述目标病灶的目标患者静脉注射ICG，直至等待预设时长后，ICG在所述目标病灶富集且在所述目标患者体内所述目标病灶以外的部分代谢掉；

操作者将所述内窥镜移动至所述目标患者体内所述目标病灶对应的目标位置，并通过所述人机交互模块驱动所述主控模块分别控制所述激光光源和所述白光光源均打开；

操作者根据所述人机交互模块所显示的目标图像将所述消融针插入到所述目标病灶内部，并通过所述人机交互模块设置所述消融参数；

操作者通过所述人机交互模块驱动所述主控模块控制所述微波源打开，开始对所述目标病灶进行微波消融；

操作者在对所述目标病灶进行微波消融的过程中，不断观察所述人机交互模块所显示的融合光图像以确定所述融合光图像中的消融区域和ICG荧光区域，直至所述消融区域和所述ICG荧光区域重叠，微波消融结束；其中，消融区域在所述融合光图像中的颜色与ICG荧光区域在所述融合光图像中的颜色不同。

10.根据权利要求8所述的微波消融方法，其特征在于，所述目标图像包括所述白光图像、所述荧光图像和所述血供图像；所述方法还包括：

操作者将所述内窥镜移动至具有所述目标病灶的目标患者体内所述目标病灶对应的目标位置，并通过所述人机交互模块驱动所述主控模块分别控制所述激光光源和所述白光光源均打开；

操作者根据所述人机交互模块所显示的目标图像将所述消融针插入到所述目标病灶内部，并通过所述人机交互模块设置所述消融参数；

操作者通过所述人机交互模块驱动所述主控模块控制所述微波源打开，开始对所述目标病灶进行微波消融；

操作者在微波消融结束后，向具有所述目标病灶的目标患者静脉注射ICG，并不断观察所述人机交互模块所显示的血供图像以确定血供图像中的消融区域；其中，所述消融区域在所述血供图像中的ICG流动情况与正常区域在所述血供图像中的ICG流动情况不同。

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