CN116849805B - 一种神经手术系统成像装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及神经手术设备的技术领域，提供了一种神经手术系统成像装置及方法，包括神经结构成像终端、图像数据处理终端、神经手术监测终端和图像信息展示终端；神经结构成像终端用于对患者进行成像数据采集并生成对应的神经结构图像数据；神经手术监测终端用于对手术过程进行监测，生成手术监测图像数据；图像数据处理终端用于对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行图像数据处理，生成神经结构图像信息和手术监测图像信息；图像信息展示终端用于向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息。本发明具有提高神经手术的手术质量。

Description

一种神经手术系统成像装置及方法
技术领域
本发明涉及神经手术设备的技术领域，具体涉及一种神经手术系统成像装置及方法。
背景技术
神经手术系统成像装置是一种用于在神经手术过程中获取神经结构高分辨率图像的设备。这些装置结合了成像技术和手术辅助系统，旨在提示医生并使得医生能进行更准确的手术操作。
现在已经开发出了很多神经手术系统成像装置，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的神经手术系统成像装置有如公开号为CN114051387A、CN101969858B、CN102370462A、EP2240083A4、US20200113413A1、JP2016536093A所公开的神经手术系统成像装置，这些神经手术系统成像装置一般包括：成像模块和提示模块，成像模块用于根据患者的情况生成对应的图像信息；提示模块用于展示对应的图像信息并根据图像信息生成对应的提示信息。由于上述神经手术系统成像装置缺少优化图像信息的流程，提示信息的生成模式也较为单一，造成了神经手术的手术质量降低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述神经手术系统成像装置存在的不足，提出一种神经手术系统成像装置及方法。
本发明采用如下技术方案：
一种神经手术系统成像装置，包括神经结构成像终端、图像数据处理终端、神经手术监测终端和图像信息展示终端；
所述神经结构成像终端用于对患者进行成像数据采集并生成对应的神经结构图像数据；所述神经手术监测终端用于对手术过程进行监测，生成手术监测图像数据；所述图像数据处理终端用于对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行图像数据处理，生成神经结构图像信息和手术监测图像信息；所述图像信息展示终端用于向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息；
所述图像数据处理终端包括神经结构图像数据处理模块和手术监测图像数据处理模块；所述神经结构图像数据处理模块用于对神经结构图像数据进行清晰度评估筛选、对比度评估筛选和噪声抑制处理并生成对应的神经结构图像信息；所述手术监测图像数据处理模块用于对手术监测图像数据进行主刀医生行为识别和危险预警分析并生成对应的手术监测图像信息；
所述图像信息展示终端包括神经结构图像信息展示模块和手术监测图像信息展示模块；所述神经结构图像信息展示模块用于向手术室内医生展示神经结构图像信息；所述手术监测图像信息展示模块用于向手术室内医生展示手术监测图像信息。
可选的，所述神经结构图像数据处理模块包括清晰度评估筛选子模块、对比度评估筛选子模块、噪声抑制子模块和神经结构图像信息生成子模块；所述清晰度评估筛选子模块用于对神经结构图像数据中每张神经结构图像进行清晰度指数计算，根据清晰度指数筛选出对应的神经结构图像；所述对比度评估筛选子模块用于对通过清晰度评估筛选的神经结构图像进行对比度指数计算，根据对比度指数筛选出对应的神经结构图像；所述噪声抑制子模块用于对通过对比度评估筛选的神经结构图像进行噪声抑制处理；所述神经结构图像信息生成子模块用于根据进行噪声抑制处理后的神经结构图像生成对应的神经结构图像信息。
可选的，所述清晰度评估筛选子模块包括清晰度指数计算单元和清晰度筛选单元；所述清晰度指数计算单元用于对神经结构图像数据中每张神经结构图像进行清晰度指数计算；所述清晰度筛选单元用于根据清晰度指数筛选出对应的神经结构图像；
当所述清晰度指数计算单元计算时，满足以下式子：
；
其中，表示对应神经结构图像的清晰度指数；/>表示对应神经结构图像被划分为等份后第/>份中全部像素点的灰度平均值；/>表示对应同类型的神经结构参考图像被划分为/>等份后第/>份中全部像素点的灰度平均值；/>表示神经结构图像进行等份划分的总份数；/>表示灰度平均值权重系数，由管理员根据经验设定；
表示计算对应的神经结构图像中每两相邻像素点灰度差平方的总和；/>表示对应的神经结构图像中对应像素点/>的灰度值；/>表示灰度差平方总和权重系数，由管理员根据经验设定；
所述清晰度筛选单元选出的神经结构图像，作为通过清晰度评估筛选的神经结构图像；/>表示清晰度筛选阈值，由管理员根据经验设定。
可选的，所述对比度评估筛选子模块包括对比度指数计算单元和对比度筛选单元；所述对比度指数计算单元用于对通过清晰度评估筛选的神经结构图像中每张神经结构图像进行对比度指数计算；所述对比度筛选单元用于根据对比度指数筛选出对应的神经结构图像；
当所述对比度指数计算单元计算时，满足以下式子：
；
；
；
其中，表示通过清晰度评估筛选的对应神经结构图像的对比度指数；/>表示基于对应神经结构图像的主体比例影响系数；/>表示对应神经结构图像中第/>个像素点的灰度值；/>表示对应神经结构图像的像素点总数；/>表示对应神经结构图像的平均灰度值；/>表示对比度评价基数，由管理员根据经验设定；/>用于衡量图像直方图中像素值的离散程度；
表示转换系数，由管理员根据经验设定；/>表示对应神经结构图像中被识别为神经结构的部分的像素点数量；/>表示对应神经结构图像中被识别非神经结构的部分的像素点数量；
所述对比度筛选单元从通过清晰度评估筛选的神经结构图像中选出的神经结构图像，作为通过对比度评估筛选的神经结构图像；/>表示对比度筛选阈值，由管理员根据经验设定。
可选的，所述噪声抑制子模块工作时，满足以下式子：
；
；
其中，表示进行整体均值滤波后的图像中像素点/>的像素值；表示用邻域像素的平均值替代中心像素的值；/>和/>分别表示邻域窗口的行数和列数，/>表示领域窗口的半径，领域窗口的中心是像素点/>；表示邻域窗口中的每个像素点的像素值；
表示基于像素点与神经结构距离的滤波调整函数；/>表示对应的像素点/>与图像中被识别为神经结构的部分的像素距离值；/>和/>分别表示不同的调整系数选择阈值，均由管理员根据经验设定；/>，/>表示调整基准值，由管理员根据经验设定。
一种神经手术系统成像方法，应用于如上述的一种神经手术系统成像装置，所述神经手术系统成像方法包括：
S1，对患者进行成像数据采集并生成对应的神经结构图像数据；
S2，对手术过程进行监测，生成手术监测图像数据；
S3，对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行图像数据处理，生成神经结构图像信息和手术监测图像信息；
S4，向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息。
本发明所取得的有益效果是：
1、神经结构成像终端、图像数据处理终端、神经手术监测终端和图像信息展示终端的设置有利于准确且及时地向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息，神经结构成像终端和图像数据处理终端提高了神经结构图像信息的准确性和质量，也提高了手术监测图像信息的生成效率，从而有利于提高神经手术的手术质量；
2、神经结构图像数据处理模块和手术监测图像数据处理模块的设置有利于装置同时对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行处理，提高了装置的效率，进而提高了生成图像信息的及时性和准确性，从而有利于提高神经手术的手术质量；
3、神经结构图像信息展示模块和手术监测图像信息展示模块的设置有利于更快速地展示对应的神经结构图像信息和手术监测图像信息，从而有利于提高神经手术的手术质量；
4、清晰度评估筛选子模块、对比度评估筛选子模块、噪声抑制子模块和神经结构图像信息生成子模块的设置有利于对神经结构图像进行逐步评估和筛选，通过多维度的评估筛选及噪声抑制使得神经结构图像信息更加准确、更加清晰、质量更高；从而有利于医生查看，从而提高了神经手术的手术质量；
5、清晰度指数计算单元和清晰度筛选单元的设置配合神经结构图像的清晰度指数算法，有利于提高清晰度指数的准确性和计算效率，进而提高了清晰度筛选过程的准确性和质量，从而有利于提高神经手术的手术质量；
6、对比度指数计算单元和对比度筛选单元的设置配合对比度指数算法，有利于提高对比度指数的准确性和计算效率，进而提高了对比度筛选过程的准确性和质量，进一步对通过清晰度评估筛选的神经结构图像进行筛选，从而更有利于提高神经手术的手术质量；
7、噪声抑制子模块和噪声抑制算法的设置有利于对通过对比度评估筛选的神经结构图像进行进一步的噪声抑制处理，进一步提高神经结构图像的质量，从而有利于提高神经手术的手术质量；
8、识别开关子模块、行为识别子模块和危险预警子模块的设置配合识别开关指数以及危险预警指数，有利于行为识别子模块及时工作，实现及时地对主刀医生进行行为识别，而且及时且准确地生成带有危险预警提示的手术监测图像信息，从而有利于提高神经手术的手术质量。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中对神经结构图像数据进行优化处理的处理流程示意图；
图3为本发明中一种神经手术系统成像方法的方法流程示意图；
图4为本发明中手术监测图像数据处理模块的整体结构示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一：本实施例提供了一种神经手术系统成像装置。结合图1所示，一种神经手术系统成像装置，包括神经结构成像终端、图像数据处理终端、神经手术监测终端和图像信息展示终端；
所述神经结构成像终端用于对患者进行成像数据采集并生成对应的神经结构图像数据；所述神经手术监测终端用于对手术过程进行监测，生成手术监测图像数据；所述图像数据处理终端用于对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行图像数据处理，生成神经结构图像信息和手术监测图像信息；所述图像信息展示终端用于向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息；
所述图像数据处理终端包括神经结构图像数据处理模块和手术监测图像数据处理模块；所述神经结构图像数据处理模块用于对神经结构图像数据进行清晰度评估筛选、对比度评估筛选和噪声抑制处理并生成对应的神经结构图像信息；所述手术监测图像数据处理模块用于对手术监测图像数据进行主刀医生行为识别和危险预警分析并生成对应的手术监测图像信息；
所述图像信息展示终端包括神经结构图像信息展示模块和手术监测图像信息展示模块；所述神经结构图像信息展示模块用于向手术室内医生展示神经结构图像信息；所述手术监测图像信息展示模块用于向手术室内医生展示手术监测图像信息。
结合图2所示，可选的，所述神经结构图像数据处理模块包括清晰度评估筛选子模块、对比度评估筛选子模块、噪声抑制子模块和神经结构图像信息生成子模块；所述清晰度评估筛选子模块用于对神经结构图像数据中每张神经结构图像进行清晰度指数计算，根据清晰度指数筛选出对应的神经结构图像；所述对比度评估筛选子模块用于对通过清晰度评估筛选的神经结构图像进行对比度指数计算，根据对比度指数筛选出对应的神经结构图像；所述噪声抑制子模块用于对通过对比度评估筛选的神经结构图像进行噪声抑制处理；所述神经结构图像信息生成子模块用于根据进行噪声抑制处理后的神经结构图像生成对应的神经结构图像信息。
可选的，所述清晰度评估筛选子模块包括清晰度指数计算单元和清晰度筛选单元；所述清晰度指数计算单元用于对神经结构图像数据中每张神经结构图像进行清晰度指数计算；所述清晰度筛选单元用于根据清晰度指数筛选出对应的神经结构图像；
当所述清晰度指数计算单元计算时，满足以下式子：
；
其中，表示对应神经结构图像的清晰度指数；/>表示对应神经结构图像被划分为等份后第/>份中全部像素点的灰度平均值；/>表示对应同类型的神经结构参考图像被划分为/>等份后第/>份中全部像素点的灰度平均值；/>表示神经结构图像进行等份划分的总份数；/>表示灰度平均值权重系数，由管理员根据经验设定；
表示计算对应的神经结构图像中每两相邻像素点灰度差平方的总和；/>表示对应的神经结构图像中对应像素点/>的灰度值；/>表示灰度差平方总和权重系数，由管理员根据经验设定；
所述清晰度筛选单元选出的神经结构图像，作为通过清晰度评估筛选的神经结构图像；/>表示清晰度筛选阈值，由管理员根据经验设定。
可选的，所述对比度评估筛选子模块包括对比度指数计算单元和对比度筛选单元；所述对比度指数计算单元用于对通过清晰度评估筛选的神经结构图像中每张神经结构图像进行对比度指数计算；所述对比度筛选单元用于根据对比度指数筛选出对应的神经结构图像；
当所述对比度指数计算单元计算时，满足以下式子：
；
；
；
其中，表示通过清晰度评估筛选的对应神经结构图像的对比度指数；/>表示基于对应神经结构图像的主体比例影响系数；/>表示对应神经结构图像中第/>个像素点的灰度值；/>表示对应神经结构图像的像素点总数；/>表示对应神经结构图像的平均灰度值；/>表示对比度评价基数，由管理员根据经验设定；/>用于衡量图像直方图中像素值的离散程度；
表示转换系数，由管理员根据经验设定；/>表示对应神经结构图像中被识别为神经结构的部分的像素点数量；/>表示对应神经结构图像中被识别非神经结构的部分的像素点数量；
所述对比度筛选单元从通过清晰度评估筛选的神经结构图像中选出的神经结构图像，作为通过对比度评估筛选的神经结构图像；/>表示对比度筛选阈值，由管理员根据经验设定。
可选的，所述噪声抑制子模块工作时，满足以下式子：
；
；
其中，表示进行整体均值滤波后的图像中像素点/>的像素值；表示用邻域像素的平均值替代中心像素的值；/>和/>分别表示邻域窗口的行数和列数，/>表示领域窗口的半径，领域窗口的中心是像素点/>；表示邻域窗口中的每个像素点的像素值；
表示基于像素点与神经结构距离的滤波调整函数；/>表示对应的像素点/>与图像中被识别为神经结构的部分的像素距离值；/>和/>分别表示不同的调整系数选择阈值，均由管理员根据经验设定；/>，/>表示调整基准值，由管理员根据经验设定。
一种神经手术系统成像方法，应用于如上述的一种神经手术系统成像装置，结合图3所示，所述神经手术系统成像方法包括：
S1，对患者进行成像数据采集并生成对应的神经结构图像数据；
S2，对手术过程进行监测，生成手术监测图像数据；
S3，对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行图像数据处理，生成神经结构图像信息和手术监测图像信息；
S4，向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息。
实施例二：本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种神经手术系统成像装置，结合图4所示，所述手术监测图像数据处理模块包括识别开关子模块、行为识别子模块和危险预警子模块；所述识别开关子模块用于根据手术进程计算识别开关指数；所述行为识别子模块用于根据识别开关指数对主刀医生进行行为识别，生成对应的行为识别信息；所述危险预警子模块用于根据行为识别信息进行危险预警分析，生成对应的手术监测图像信息。
当所述识别开关子模块工作时，满足以下式子：
；
；
其中，表示识别开关指数；/>表示手术室内手术床周围第/>个医生的器械握持数量；/>表示手术室内手术床周围的医生总数；
表示基于手术进程的指数选择函数；/>表示手术进程；/>表示手术进程处于术前预备阶段；/>2表示手术进程处于术中操作阶段；/>表示手术进程处于术前预备结束后到术中操作之间的阶段；/>表示手术进程处于术中操作阶段结束后的阶段；当/>时，所述行为识别子模块开始工作并对主刀医生进行行为识别。
当所述危险预警子模块工作时，满足以下式子：
；
；
；
；
其中，表示基于主刀医生的行为识别信息的危险预警指数；/>表示眨眼速度权重系数，由管理员根据经验设定；/>表示行为识别信息中主刀医生的眨眼速度值；/>表示基于主刀医生行为状态的选值函数；/>表示主刀医生处于站立状态；/>表示主刀医生处于行走状态；/>表示基于主刀医生头部移动幅度的选值函数；/>表示行为识别信息中主刀医生的头部移动幅度参数值；/>表示头部移动幅度阈值；/>表示第一预警值；/>和/>均由管理员根据经验设定；/>表示基于主刀医生躯干移动幅度的选值函数；/>表示行为识别信息中主刀医生的躯干移动幅度参数值；/>表示躯干移动幅度阈值；/>表示第二预警值；/>和/>均由管理员根据经验设定。
当时，所述危险预警子模块生成带有危险预警提示的手术监测图像信息。表示危险预警阈值，由管理员根据经验和手术类型进行设定；一般地，手术类型风险越高，/>越小。
需要注意的是，当时，/>或/>均使得。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素是可以更新的。

Claims (2)

1.一种神经手术系统成像装置，其特征在于，包括神经结构成像终端、图像数据处理终端、神经手术监测终端和图像信息展示终端；
所述神经结构成像终端用于对患者进行成像数据采集并生成对应的神经结构图像数据；所述神经手术监测终端用于对手术过程进行监测，生成手术监测图像数据；所述图像数据处理终端用于对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行图像数据处理，生成神经结构图像信息和手术监测图像信息；所述图像信息展示终端用于向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息；
所述图像数据处理终端包括神经结构图像数据处理模块和手术监测图像数据处理模块；所述神经结构图像数据处理模块用于对神经结构图像数据进行清晰度评估筛选、对比度评估筛选和噪声抑制处理并生成对应的神经结构图像信息；所述手术监测图像数据处理模块用于对手术监测图像数据进行主刀医生行为识别和危险预警分析并生成对应的手术监测图像信息；
所述图像信息展示终端包括神经结构图像信息展示模块和手术监测图像信息展示模块；所述神经结构图像信息展示模块用于向手术室内医生展示神经结构图像信息；所述手术监测图像信息展示模块用于向手术室内医生展示手术监测图像信息；
所述神经结构图像数据处理模块包括清晰度评估筛选子模块、对比度评估筛选子模块、噪声抑制子模块和神经结构图像信息生成子模块；所述清晰度评估筛选子模块用于对神经结构图像数据中每张神经结构图像进行清晰度指数计算，根据清晰度指数筛选出对应的神经结构图像；所述对比度评估筛选子模块用于对通过清晰度评估筛选的神经结构图像进行对比度指数计算，根据对比度指数筛选出对应的神经结构图像；所述噪声抑制子模块用于对通过对比度评估筛选的神经结构图像进行噪声抑制处理；所述神经结构图像信息生成子模块用于根据进行噪声抑制处理后的神经结构图像生成对应的神经结构图像信息；
所述清晰度评估筛选子模块包括清晰度指数计算单元和清晰度筛选单元；所述清晰度指数计算单元用于对神经结构图像数据中每张神经结构图像进行清晰度指数计算；所述清晰度筛选单元用于根据清晰度指数筛选出对应的神经结构图像；
当所述清晰度指数计算单元计算时，满足以下式子：
；
其中，表示对应神经结构图像的清晰度指数；/>表示对应神经结构图像被划分为/>等份后第/>份中全部像素点的灰度平均值；/>表示对应同类型的神经结构参考图像被划分为/>等份后第/>份中全部像素点的灰度平均值；/>表示神经结构图像进行等份划分的总份数；/>表示灰度平均值权重系数；
表示计算对应的神经结构图像中每两相邻像素点灰度差平方的总和；/>表示对应的神经结构图像中对应像素点/>的灰度值；/>表示灰度差平方总和权重系数；
所述清晰度筛选单元选出的神经结构图像，作为通过清晰度评估筛选的神经结构图像；/>表示清晰度筛选阈值；
所述对比度评估筛选子模块包括对比度指数计算单元和对比度筛选单元；所述对比度指数计算单元用于对通过清晰度评估筛选的神经结构图像中每张神经结构图像进行对比度指数计算；所述对比度筛选单元用于根据对比度指数筛选出对应的神经结构图像；
当所述对比度指数计算单元计算时，满足以下式子：
；
；
；
其中，表示通过清晰度评估筛选的对应神经结构图像的对比度指数；/>表示基于对应神经结构图像的主体比例影响系数；/>表示对应神经结构图像中第/>个像素点的灰度值；/>表示对应神经结构图像的像素点总数；/>表示对应神经结构图像的平均灰度值；/>表示对比度评价基数；
表示转换系数；/>表示对应神经结构图像中被识别为神经结构的部分的像素点数量；表示对应神经结构图像中被识别非神经结构的部分的像素点数量；
所述对比度筛选单元从通过清晰度评估筛选的神经结构图像中选出的神经结构图像，作为通过对比度评估筛选的神经结构图像；/>表示对比度筛选阈值；
所述噪声抑制子模块工作时，满足以下式子：
；
；
其中，表示进行整体均值滤波后的图像中像素点/>的像素值；表示用邻域像素的平均值替代中心像素的值；/>和/>分别表示邻域窗口的行数和列数，/>表示邻域窗口的半径，邻域窗口的中心是像素点/>；表示邻域窗口中的每个像素点的像素值；
表示基于像素点与神经结构距离的滤波调整函数；/>表示对应的像素点/>与图像中被识别为神经结构的部分的像素距离值；/>和/>分别表示不同的调整系数选择阈值；，/>表示调整基准值。
2.一种神经手术系统成像方法，应用于如权利要求1所述的一种神经手术系统成像装置，其特征在于，所述神经手术系统成像方法包括：
S1，对患者进行成像数据采集并生成对应的神经结构图像数据；
S2，对手术过程进行监测，生成手术监测图像数据；
S3，对神经结构图像数据和手术监测图像数据进行图像数据处理，生成神经结构图像信息和手术监测图像信息；
S4，向手术室内医生展示神经结构图像信息和手术监测图像信息。
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