CN214549596U - 医疗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种医疗系统，其包括操作台、磁导航装置、医学影像装置以及光学定位装置；所述磁导航装置，用于根据医疗路径将定位医疗工具导航至所述医疗路径上的病灶区域；所述光学定位装置包括成像模块以及设在所述医学影像装置上的至少三个第一标记物，所述光学定位装置用于根据所述成像模块对所述至少三个第一标记物的成像获取所述医学影像装置相对于所述成像模块的位置；所述医学影像装置，用于根据所述医学影像装置相对于所述成像模块的位置进行移动对所述定位医疗工具头端区域进行扫描获取影像，并重建出所述定位医疗工具头端区域的二维影像和/或三维模型，以确认所述定位医疗工具的周围状况和是否到达正确位置。

Description

医疗系统

技术领域

本实用新型涉及医疗技术领域，尤其涉及一种医疗系统。

背景技术

肺部结节的诊断和治疗对于肺癌的早期发现和治疗已经具有越来越重要的意义。较先进的诊疗手段是磁导航设备通过医学影像规划出自然气道到达病灶位置的医疗路径，并沿此医疗路径将医疗工具导航至病灶位置，然后对病灶进行相应的治疗。

但是以上病灶位置仅仅是磁导航设备通过先前的医学影像所规划出的医疗路径上的病灶位置，伴随着患者的呼吸运动等动作以及由于器官是柔软组织有可能的变形，其需要相对复杂的配准过程，实际气管形状和位置不一定与医疗路径完全匹配，以及实际的病灶位置与规划的目标位置可能有所偏差，且在对医疗工具导航过程中也仅仅是以先前的医学影像做辅助判断，也会导致磁导航的精准性以及有效导航效率较差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的一种医疗系统，用以提升将医疗工具送入病灶位置的准确性和效率。

本实用新型实施例提供了一种医疗系统，其包括操作台、磁导航装置、医学影像装置以及光学定位装置；

所述磁导航装置，用于根据医疗路径将定位医疗工具导航至所述医疗路径上的病灶区域；

所述光学定位装置包括成像模块以及设在所述医学影像装置上的至少三个第一标记物，所述光学定位装置用于根据所述成像模块对所述至少三个第一标记物的成像获取所述医学影像装置相对于所述成像模块的位置；

所述医学影像装置，用于根据所述医学影像装置相对于所述成像模块的位置进行移动对所述定位医疗工具头端区域进行扫描获取影像，并重建出所述定位医疗工具头端区域的二维影像和/或三维模型，以确认所述定位医疗工具的周围状况。

进一步地，所述成像模块固定连接在所述操作台上，且所述成像模块相对于所述操作台的位置已知。

进一步地，所述光学定位装置还包括设在所述操作台上的至少三个第二标记物，所述光学定位装置用于根据所述成像模块对所述至少三个第二标记物的成像获取所述成像模块相对于所述操作台的位置。

进一步地，所述医学影像装置包括X光机，所述X光机用于对所述定位医疗工具头端区域进行成像，获取二维影像。

进一步地，所述医学影像装置包括CT机，所述CT机用于对所述定位医疗工具头端区域进行扫描，获取扫描区域的CT数据并重建所述定位医疗工具头端区域的二维影像和三维模型。

进一步地，所述成像模块包括至少两个相对位置确定的摄像头，所述摄像头的拍摄范围覆盖所述至少三个第一标记物。

进一步地，至少两个所述摄像头分别为红外摄像头。

进一步地，所述磁导航装置包括设在所述操作台内的磁场发生器以及设在所述定位医疗工具内的定位传感器；

所述磁场发生器，用于产生定位磁场以对所述定位传感器进行位置定位。

进一步地，所述医学影像装置，还用于对通过所述磁场发生器获取的所述定位传感器的定位位置的周围进行扫描获取医学影像，并重建出所述定位位置周围的二维影像和/或三维模型，以确认所述定位医疗工具已到达实际的病灶区域。

进一步地，所获取的医学影像包括所述定位传感器的定位位置的影像以及所述病灶区域的影像，所述医学影像装置用于根据所述定位传感器的定位位置的影像以及所述病灶区域的影像的成像范围和所述病灶区域的特性进行自身结构、参数和特性的调整优化，以确保对所述病灶区域进行清晰成像。

进一步地，所述医疗系统还包括显示模块，所述显示模块用于对所述医学影像装置所重建出的所述定位位置周围的二维影像和/或三维模型与规划所述医疗路径所用的二维影像和/或三维模型进行融合显示，以对所述定位传感器的定位和所述医疗路径进行校准。

进一步地，所述磁场发生器为平板式发生器，所述平板式发生器可在所述操作台内移动。

进一步地，所述磁场发生器为中空框式结构发生器，所述框式结构发生器的中空结构供所述医学影像装置的射线透射。

进一步地，所述操作台下方设有立柱，所述立柱为可升降结构。

进一步地，所述操作台能相对于所述立柱在台面所在平面内移动。

进一步地，所述医学影像装置包括用于发射X射线的X射线管和接收所述X射线的成像模块，所述X射线管和所述成像模块分居于所述操作台的两侧。

进一步地，所述医学影像装置还包括相对于所述操作台移动的C形臂，所述C形臂的两端分别用于设置所述X射线管和所述成像模块。

进一步地，所述至少三个第一标记物分别设在所述C形臂的不同位置。

在本实用新型实施例中，光学定位装置的成像模块通过对设在医学影像装置上的至少三个第一标记物进行成像获取医学影像装置相对于成像模块的位置，磁导航装置获取定位医疗工具头端的位置并根据医疗路径将定位医疗工具导航至医疗路径目标的病灶区域，导航过程中医学影像装置根据医学影像装置相对于成像模块的位置进行移动对定位医疗工具头端区域进行扫描获取影像，并重建出定位医疗工具头端区域的二维影像和/或三维模型，以确认定位医疗工具的周围状况，进而确认定位医疗工具是否正确沿导航路径前进，是否已到达实际的病灶区域，如果定位医疗工具的实际位置与医疗路径有偏差则通过医学影像进行定位的校准补偿，以提升磁导航的精准性，同时在导航过程中所重建出的定位医疗工具头端区域的二维影像和/或三维模型可以实时的为导航动作进行辅助判断，以确保定位医疗工具处于到达实际的病灶区域的最佳路径上，使得定位医疗工具可以快速到达实际的病灶区域，提升磁导航的有效导航效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的一立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的又一立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的又一立体结构示意图；

图4a为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的操作台的一立体结构示意图；

图4b为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的操作台的又一立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的操作台的又一立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的医疗影像装置的结构方框图；

图7为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的医疗影像装置的一立体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种医疗系统，在由CT数据重建出的支气管树的三维模型及肺内血管的三维模型的基础上，将基于定位传感器的路径导航与医疗工具相结合，为一些特殊病变位置，例如支气管镜无法到达的肺外周的或者没有明显自然气道通达的病变位置，提供一条可达通道，使得医疗工具可以到达这些病变位置，为这些病变位置的治疗提供条件。

在本实用新型以下各实施例中，会涉及定位传感器，例如设置于定位导管上的定位传感器、设置于活检工具上的定位传感器等。首先，对本实用新型各实施例涉及的定位传感器进行介绍说明：

这些定位传感器采用电磁导航(Electromagnetic Navigation)原理，不同于普通的磁导航(Magnetic Navigation)原理。磁导航原理主要是：依靠外部磁场吸引或排斥消融导管中的永磁体以影响进入体内的医疗器械的方向。本实用新型实施例中的定位传感器的工作原理主要是：响应于其所在空间的磁场而向外部控制系统输出电流，以供控制系统定位相应导管的位置。详细地来说，定位传感器与控制系统通过有线或无线的方式进行(信号)连接。该控制系统包括磁场发生器，用以在一定范围的定位空间中产生磁场；定位传感器本身没有磁性，定位传感器中的线圈用于感受磁场发生器所产生的磁场。其中，磁场发生器在一定范围的定位空间中产生变化的磁场，并保证定位空间中每一点的磁场特性是唯一的。定位传感器中的线圈在变化磁场中产生电流，经采集生成信号后传输至控制系统，控制系统分析所述信号以确定相应导管的精确位置和方向。

图1为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的一立体结构示意图，所述医疗系统包括操作台10、磁导航装置20、医学影像装置30以及光学定位装置40。

所述磁导航装置20，用于根据医疗路径将定位医疗工具50导航至所述医疗路径上的病灶区域；所述光学定位装置40包括成像模块410以及设在所述医学影像装置30上的至少三个第一标记物420，所述光学定位装置40用于根据所述成像模块410对所述至少三个第一标记物420的成像获取所述医学影像装置30相对于所述成像模块410的位置；所述医学影像装置30用于根据所述医学影像装置30相对于所述成像模块410的位置进行移动对所述定位医疗工具50头端区域进行扫描获取影像，并重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像和/或三维模型，以确认所述定位医疗工具50的周围状况。

其中，所述磁导航装置20和所述医学影像装置30分别设在所述操作台10旁，且所述操作台10可供所述医学影像装置30的射线透射，所述光学定位装置40在这里不进行具体的限定，仅需要保证其工作范围可以覆盖所述操作台10以及所述医学影像装置30即可。

在这里，所述操作台10包括但不限定于是手术室内的手术台，或者是患者诊疗用病床等，所述医学影像装置30包括但不限定于是CT机，或者是X光机等，在条件允许的情况其可以泛指一切医学影像的成像装置，用于对患者的局部或者全身进行成像，其成像类型包括但不限定于是二维影像，这里所述医学影像装置30可以发出相应的医疗射线，包括但不限定于是X射线，这里的所述操作台10可供所述医学影像装置30的射线透射，具有不影响所述医学影像装置30的成像效果的作用。

所述磁导航装置20包括路径规划模块，用于根据由医疗影像数据，这里主要指的是CT数据重建出的支气管树的三维模型及肺内血管的三维模型，确定需要到达的病灶区域目标，并规划由主隆突经自然气道到目标点的导航路径，也可以是由主隆突经自然气道到达穿刺起点的导航路径和穿刺起点到穿刺目标点的穿刺路径，这些路径构成经自然腔道到达病灶区域的医疗路径，另外，对于所述磁导航装置20的形状结构本实用新型实施例以及本实用新型并不做具体的限定，本实用新型实施例的说明书附图中的所述磁导航装置20的形状结构以及摆放位置仅仅是示意性质。

具体地，所述磁导航装置20首先根据患者事先获取的全身或者病灶区域的医疗影像数据，这里的病灶区域一般是指存在病灶的器官，如CT数据重建出相应的三维模型，这里的三维模型主要是用户路径规划和确定出病灶位置，这里可以称作是导航三维模型，以规划出经自然腔道到达病灶区域的医疗路径，然后根据所述医疗路径将定位医疗工具50导航至所述医疗路径上的病灶区域，这里的所述定位医疗工具50指的是具备定位功能的医疗工具，如活检、穿刺、治疗等医疗工具，具体的可以是导丝、导管、细胞钳、活检针、扩张球囊、消融导管等。

在这里，所述定位医疗工具50与所述磁导航装置20连接，或者是所述磁导航装置20的一部分，如所述磁导航装置20具有类似于机械臂的输送机构，所述输送机构与所述定位医疗工具50连接，所述输送机构根据所述医疗路径带动所述定位医疗工具50进入患者体内，并在所述磁导航装置20的控制下到达病灶区域，此病灶区域通常是指所述医疗路径目标的病灶区域；以上给出了通过输送机构将所述定位医疗工具50输送至患者体内的情况，在其他实施例中还可以是凭借医师的操作通过推进装置将所述定位医疗工具50送达患者体内，医师借助所述磁导航装置20的显示设备手动的控制所述推进装置，使得所述推进装置带动所述定位医疗工具50依照所述医疗路径进行移动，进而到达病灶区域，当然此病灶区域通常是指所述医疗路径目标的病灶区域。

所述光学定位装置40具体包括设在所述医学影像装置30上的至少三个第一标记物420以及用于对所述第一标记物420进行成像的所述成像模块410，这里的成像模块410包括但不限定于是摄像头，所述第一标记物420可以是能被所述摄像头拍摄到的物体，这里之所以限定所述第一标记物420的个数至少为三个，是因为所述医学影像装置30的形状固定，在所述医学影像装置30上的至少三个不同位置设置所述第一标记物420，并通过所述成像模块410对这些第一标记物420进行成像，以这些第一标记物420作为识别特征标定和识别医学影像装置30的位置，即可以明确所述医学影像装置30的C形臂形状、位置和成像范围，在使用过程中可以利用图像分析技术获取所述医学影像装置30相对于所述成像模块410的位置。

在这里，所述成像模块410具体包括至少两个相对位置确定的摄像头，所述摄像头的拍摄范围覆盖所述至少三个第一标记物420。具体地，这里的所述成像模块410至少有两个摄像头组成，即至少为双目摄像头，且各个摄像头之间的相对位置是确定的，且各个摄像头都可以拍摄到所述至少三个第一标记物420，即各所述摄像头的拍摄范围至少覆盖所述至少三个第一标记物420，这里通过各个所述摄像头拍摄所述标记物420的图像上像素的不同，结合各个所述摄像头之间的位置(方向和距离)的不同，可计算出所述成像模块410相对于所述至少三个第一标记物420的位置，即获取所述医学影像装置30相对于所述成像模块410的位置。

另外，在本实用新型其他较佳的实施例中，为了拓展所述摄像头的应用，使其在光线较差的情况使用，并可以获取到高质量的图像，以提升所获取的相对位置关系的准确性，同时也避免摄像头拍摄时对所述操作台10上患者的干扰，至少两个所述摄像头分别为红外摄像头。

在获取到所述医学影像装置30相对于所述成像模块410的位置之后，所述医学影像装置30会根据所获得的相对位置关系进行移动，这里需要强调的是所述成像模块410和所述操作台10之间的相对位置是确定的，即通过以上所述医学影像装置30相对于所述成像模块410的位置，就可以转化为所述医学影像装置30相对于所述操作台10的位置。具体地是将医学影像装置30移动至拍摄范围覆盖所述定位医疗工具50的头端区域，然后对所述定位医疗工具50的头端区域进行扫描获取相应的影像，然后重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像和/或三维模型，如通过所述CT机对所述定位医疗工具50头端区域进行照射扫描获取相应的CT数据，然后通过这些CT数据重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像和三维模型；或者是通过X光机对所述定位医疗工具50头端区域进行拍摄，获取相应的X光影像，然后通过所述X光影像处理获得所述定位医疗工具50头端区域的二维影像，或进一步重建出所述定位医疗工40头端区域的三维模型。

在这里，重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像和/或三维模型的目的在于确认所述定位医疗工具50的周围状况，这是因为所述磁导航装置20进行的导航的所述医疗路径是根据患者之前的医学影像规划出来的，患者的呼吸动作、器官变形等因素可能会影响到实际的病灶位置，即所述磁导航装置20按照所述医疗路径将所述定位医疗工具50导航至所述医疗路径上的病灶位置其实并不一定准确，此时可以借助所述二维影像和/或三维模型进行判断所述定位医疗工具50的头端是否沿正确的路径前进，进一步的是否已达到实际的病灶区域，若已达到实际的病灶区域附件则可以控制所述定位医疗工具50进行相应的治疗操作；若发现所述定位医疗工具50的头端没有达到实际的病灶区域，并根据所述定位医疗工具50的头端的具体位置结合所述二维影像和/或三维模型上的病灶位置重新规划出到达该位置的路径，如对定位、路径或三维模型进行修正和补偿，并控制所述定位医疗工具50按照修正后的位置和导航路径移动至准确的病灶位置，以进行进一步的治疗操作。

在这里需要指出的是，通过X光影像获得的二维影像和/或三维模型重建涉及到两种算法，一种将二维影像与所述医疗路径以及导航三维模型等信息，融合显示在同一窗口中，以明确地显示所述定位医疗工具50头端区域的情况；另一种是

进一步通过算法将二维X光影像重建出所述定位医疗工具50头端区域的三维影像，并以新重建的三维模型修正定位或者导航路径。

可以想到的是，也可以在所述磁导航装置20对所述定位医疗工具50按照所述医疗路径进行导航的过程中，所述医学影像装置30根据其与所述光学定位装置40的相对位置实时的，也可以是根据需要时对所述定位医疗工具50头端区域进行扫描或者拍摄，获取相应的实时医学影像，为了减少对患者的辐射，一般只在需要时进行扫描或拍摄，且为了保证扫描或拍摄的质量，此时需要保持所述定位医疗工具50不动，并重建出所述定位医疗工具50头端区域二维影像和/或三维模型，以确认所述医疗路径是否偏离病灶的实际位置，这里的判断是否偏离病灶的实际位置是指医疗工具50头端是否偏离所述医疗路径应当经过的自然腔道(支气管)或者病灶的实际位置若出现偏离可以及时的做出纠正，这里一般是基于实时的医学影像和重建模型对医疗工具头端位置进行偏移补偿，或者修正配准，或者修正医疗路径/气管树的形状和目标点的位置)，若出现偏离可以及时的做出纠正，以使得所述定位医疗工具50始终保持处于到达实际病灶位置的实际路径上，进而使得所述定位医疗工具50可以快速且准确的到达实际的病灶位置，以进行进一步的治疗操作，完成对所述病灶的诊疗工作，提升病灶治疗的准确率和效率，也较少治疗工具介入患者体内的时间，减少患者诊疗时候的不适或痛苦。

另外，需要指出的是，所述医学影像装置30可以根据实际的需要重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像或三维模型。但是，为了保证判断所述定位医疗工具50进入患者体内后移动路径的正确性，较佳的实施例中，所述医学影像装置30会同时重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像和三维模型，并与前述CT重建的导航三维模型匹配融合显示，以及对定位或医疗路径进行校准。

进一步地，在本实用新型的其中一种实施方式中，所述成像模块410固定连接在所述操作台10上，且所述成像模块410相对于所述操作台10的位置已知。

具体地，所述成像模块410通过连接杆固定连接于所述操作台10上，两者之间的相对位置已知，即所述成像模块410相对于所述操作台10的位置、方向以及距离是已知的，通过所述成像模块410对所述医学影像装置30上的所述第一标记物420进行成像拍摄，获取所述医学影像装置30相对于与所述成像模块410的相对位置关系，又因为所述成像模块410和所述操作台10之间的相对位置是已知的，即可以转换为所述医学影像装置30相对于所述操作台10的位置关系，也即所述医学影像装置30及其成像范围相对于所述操作台10及所述操作台10上的患者的位置关系，进而可以指导所述医学影像装置30进行移动从而对所述定位医疗工具50头端区域进行扫描获取相应的影像。

另外，请参考图2，为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的又一立体结构示意图，所述光学定位装置40还包括设在所述操作台10上的至少三个第二标记物430，所述光学定位装置40用于根据所述成像模块410对所述至少三个第二标记物430的成像获取所述成像模块410相对于所述操作台10的位置。在这里，所述成像模块410可以是设置在能拍摄到所述操作台10和所述医学影像装置30的任一位置，具体地是设置在能拍摄到所述第一标记物420和所述第二标记物430的任一位置，如图中所示，所述成像模块410设置在一支架上，立于所述操作台10的旁边，并和所述操作台10之间相互分离；所述操作台10上设置有至少三个所述第二标记物430，如上述所述医学影像装置30一样所述操作台10的形状是确定的，通过对其上面的至少三个所述第二标记物430进行拍摄便可以其具体的形状，并利用图像分析技术即可以获取所述成像模块410相对于所述操作台10的相对位置关系。

再结合以上获取的所述成像模块410相对于所述医学影像装置30的位置关系，可以换算出所述医学影像装置30相对于所述操作台10之间的位置关系，也即所述医学影像装置30相对于所述操作台10上的患者的位置关系，进而可以指导所述医学影像装置30进行移动从而对所述定位医疗工具50头端区域进行扫描获取相应的影像。

进一步地，所述医学影像装置30包括X光机，所述X光机用于对所述定位医疗工具50头端区域进行成像，获取二维影像。

具体地，所述医学影像装置30为设置在所述操作台10旁边的X光机，所述X光机能产生穿过所述操作台10上的患者身体某一部分的射线，这里的射线主要是穿过所述定位医疗工具50头端周围的区域，然后进行成像，这里的成像包括但不限定于是数字成像，并获取相应的该区域的二维影像。进一步的，可以通过算法将二维影像匹配至导航三维模型，或者通过算法将二维影像重建成为成像区域的三维模型。在这里，在所述二维影像(和/或重建的三维模型)上可以显示出所述定位医疗工具50头端区域的状况，如和医疗工具与肌体组织、骨骼的相对位置关系，又或者是和实际的病灶区域的相对位置关系，这里的相对位置关系包括距离以及方向。

通过以上所获取的所述定位医疗工具50头端区域的影像可掌握所述定位医疗工具50头端的状况，精确判断所述定位医疗工具50是否偏离到达实际病灶位置的路径；或者是确认所述定位医疗工具50的头端是否已近到达实际的病灶区域，并且所述定位医疗工具50的头端方向已对准实际的病灶区域。

另外，所述医学影像装置30还包括CT机，所述CT机用于对所述定位医疗工具50头端区域进行扫描，获取扫描区域的CT数据并重建所述定位医疗工具50头端区域的二维影像和三维模型。

具体地，以上提到所述医学影像装置30为X光机，这里在本实用新型其他较佳的实施例中，所述医学影像装置30还可以是CT机，这里的CT机即计算机X线断层摄影机，其可以通过射线对所述操作台上的患者身体某一部分按一定厚度的层面进行扫描，具体的是可以对所述定位医疗工具50头端周围一定范围的身体区域进行扫描，生成相应的医学影像，然后根据这些医学影像重建出所述定位医疗工具50头端区域的三维模型，这里的三维模型较二维影像更能清晰的掌握所述定位医疗工具50头端的状况，从而更精准的判断所述定位医疗工具50是否偏离到达实际病灶位置的路径；或者是准确的确认出所述定位医疗工具50的头端是否已近到达实际的病灶区域，并且更清晰的判断出所述定位医疗工具50的头端方向是否已对准实际的病灶区域。

进一步地，请结合图3，为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的另一立体结构示意图，所述磁导航装置20包括设在所述操作台10内的磁场发生器210以及设在所述定位医疗工具50内的定位传感器220，所述磁场发生器210用于产生定位磁场以对所述定位传感器220进行位置定位。

具体地，所述磁场发生器210设在所述操作台10内，所述磁场发生器210会向床面方向发射定位磁场，患者躺在所述操作台10上时，其病灶区域的身体位于所述定位磁场中，且由于患者在所述操作台10上一般处于全麻状态，即所述病灶区域在所述定位磁场的相对位置是固定的，由于所述定位磁场具有自己的坐标系，称之为磁场坐标系，即所述病灶区域在所述磁场坐标系的相对位置是固定的，且所述定位医疗工具50在患者体内的位置和方向可通过所述定位医疗工具50头部在所述磁场坐标系中的位置坐标来表示，具体的是所述定位磁场可对所述定位医疗工具50内的所述定位传感器220进行位置定位，由于所述定位传感器220设在所述定位医疗工具50的头端位置，即通过对所述定位传感器220进行位置定位获取相应的在所述磁场坐标系中的位置坐标，便可以得到所述定位医疗工具50在患者体内的位置和方向；或者是所述定位传感器220设在所述定位医疗工具50的内部且与其头部之间的相对位置已知，通过换算获取所述定位医疗工具50的头端在所述磁场坐标系中的位置坐标，进而得到所述定位医疗工具50在患者体内的位置和方向。

更进一步地，所述医学影像装置30还用于对通过所述磁场发生器210获取的所述定位传感器220的定位位置的周围进行扫描获取医学影像，并重建出所述定位位置周围的二维影像和/或三维模型，以确认所述定位医疗工具50的周围情况和是否已到达实际的病灶区域。

具体地，所述由医生操作或由磁导航装置20将带有所述定位传感器220的所述定位医疗工具50送入至患者体内，并按照所述医疗路径将所述定位医疗工具50导航至所述医疗路径上的病灶区域，此时所述医学影像装置30对所述定位传感器220在所述磁场发生器210内的定位位置，即所述磁场坐标系中所述定位传感器220的定位坐标的位置周围一定范围进行扫描，获取相应的医学影像，并根据所获取的所述医学影像重建出所述定位位置周围的二维影像和/或三维模型，在这里所重建出的二维影像和/或三维模型包含所述定位医疗工具50头端部位的影像或模型，其必然可以确定所述定位医疗工具50头端的位置和朝向，还可能包括患者的实际病灶及所在自然腔道(支气管)，若此影像或模型中所述定位医疗工具头端已经进入与患者的实际病灶，则可以确认所述定位医疗工具50已到达实际的病灶区域，同时可以进一步的获取所述定位医疗工具50的头端与所述病灶区域的相对位置关系，这里主要是指所述定位医疗工具50的头端和实际的病灶区域的距离、相对方向以及所述定位医疗工具50的头端的朝向；若此影像或模型中所述定位医疗工具头端没有进入患者的实际病灶，则表明所述定位医疗工具50还未到达实际的病灶区域，可能实际的病灶区域已经不在所述医疗路径上，此时需要根据所述二维影像和/或三维模型重新调整所述医疗路径或修正定位位置，以使得所述磁导航装置20将所述定位医疗工具50导航至实际的病灶区域，此时可能需要扩大所述医学影像装置30的扫描范围，进而获取更大范围的二维影像和/或三维模型，以确保覆盖实际的病灶区域。

在这里需要指出的是，参考以上描述，对于根据所述医学影像重建出二维影像和/或三维模型，是由所述医学影像装置30所获取的所述医学影像类型和重建算法决定的，即由所述医学影像装置30的具体类型决定的。

进一步地，以上所获取的医学影像包括所述定位传感器220的定位位置的影像以及所述病灶区域的影像，所述医学影像装置30用于根据所述定位传感器220的定位位置的影像以及所述病灶区域的影像的成像范围和所述病灶区域的特性进行自身结构、参数和特性的调整优化，以确保对所述病灶区域进行清晰成像。

具体地，所述医学影像装置30对通过所述磁场发生器210获取的所述定位传感器220的定位位置的周围进行扫描所获取医学影像能够覆盖一定的范围，会包括所述定位传感器220的定位位置的影像以及所述病灶区域的影像，而此时的所述病灶区域的影像势必不够清晰，特别是对于传统X光设备由于设备通用性需要适应不同的工况(如骨科、心脏等)，对于密度区别较小的病灶如炎症、结节等(与正常组织密度较接近)，可能获得的影像只能显示不明显的阴影或者无法分辨；而小型CT由于结构限制(功率、散热等因素影像成像能力)等原因获取并重建出的影像也可能无法清晰分辨出与周围正常组织密度区别较小的病灶(的轮廓、位置、大小)。所述医学影像装置30的结构和成像模块设计针对密度区别较小的病灶进行了优化。并且当根据医疗路径将定位医疗工具50导航至所述医疗路径上的病灶区域后，所述医学影像装置30对所述定位传感器220的定位位置周围区域获取到的医学影像，会包含定位医疗工具50一部分的影像即所述定位传感器220的定位位置的影像和所述病灶区域的影像，此时所述医学影像装置30可以根据以上所获取的影像的成像范围和所述病灶的特性，对获取医学影像时的参数和特性进行优化调整，使其能针对传统医学影像设备无法对与周围组织密度区别较小的病灶清晰成像的问题获得影像质量的改善。更进一步的，可以根据前一次医学影像的成像结果对医学影像装置30的参数和特性进行再次优化调整并进行第二次的清晰成像，进而分辨出所述病灶区域的轮廓、位置、大小。

另外，需要指出的是，所述医学影像装置30可以根据实际的需要重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像或三维模型。但是，为了保证判断所述定位医疗工具50进入患者体内后移动路径的正确性，较佳的实施例中，所述医疗系统还包括显示模块(图中未示出)，所述医学影像装置30会同时重建出所述定位医疗工具50头端区域的二维影像和/或三维模型，而在对所述医疗路径进行规划时也会相应的用到二维影像和/或三维模型，即前述所提到的在导航前的导航二维影像和/或三维模型，所述显示模块用于对以上两次所获取的二维影像和/或三维模型进行融合显示，即在所述显示模块上将两次所获取的二维影像和/或三维模型的位置和特征进行匹配和对其，进行同时显示在一个视图中，以便进行清晰的观察，以对所述定位传感器220的定位和所述医疗路径进行校准。

请结合图4a和图4b，在本实用新型实施例的一种可行的实施方式中，所述磁场发生器210为平板式发生器2101，所述平板式发生器可在所述操作台10内移动。

具体地，所述平板式发生器2101设在所述操作台10内，且可在所述操作台10内自由移动，如沿所述操作台10的长度方向在其内部设置有滑轨(图中未示出)，所述平板式发生器2101的相对两侧两次分别设在所述滑轨上，以使得所述平板式发生器2101可在所述操作台10内自由移动。若要通过所述医学影像装置30进行扫描或者拍摄时，为防止所述磁场发生器210发出的磁场对所述医学影像装置30的形成干扰，或者防止磁场发生器210对医学影像装置30的射线造成遮挡使影像质量下降，可将所述平板式发生器2101暂时移动至所述医学影像装置30扫描或者拍摄的范围之外，以确保所述医学影像装置30所获取的医学影像清晰和准确。

另外，请结合图5，在本实用新型实施例的另一种可行的实施方式中，所述磁场发生器210为中空框式结构发生器2012，所述框式结构发生器2102的中空结构供所述医学影像装置30的射线透射。

具体地，所述中空框式结构发生器2012包括相对设置的两个磁场发生体和连接两个磁场发生体两端的连接结构，以上首尾连接成一中空的框式结构，在这里所述连接结构为所述医学影像装置30的射线可透射的材料制成，包括但不限定于是碳纤维或者塑料等，这里的中空结构可以供所述医学影像装置30的射线穿过，在所述医学影像装置30需要对患者进行扫描或者拍摄时不影响其射线透射，从而做到在所述磁导航装置20工作的同时，所述医学影像装置30也可以获取相应的医学影像，两者之间互不干扰，提升所述医疗系统的工作效率。

进一步地，请结合图4a、图4b以及图5，在本实用新型其他较佳的实施例中，所述操作台10下方设有立柱110，所述立柱110为可升降结构。

具体地，所述立柱110起到支撑所述操作台10的作用，可升降结构的所述立柱110包括但不限定于是液压升降结构，通过所述立柱110可以使得所述操作台10的台面可以在竖直方向上移动，如图中所示的箭头方向，以适应用多种不同的操作高度，提升所述医疗系统的适用范围。

更进一步地，在本实用新型其他较佳的实施例中，所述操作台10能相对于所述立柱110在台面所在平面内移动。

具体地，所述操作台10的台面所在平面可以在所述立柱110的顶端移动，在这里需要强调的是，其可以是沿着所述操作台10长度方向上往复移动，如图中所示的箭头方向，也可以是在所述操作台10的台面所在平面内任意移动，如所述操作台10的台面所在平面相对于所述立柱110的顶端旋转，如此设计是考虑到在所述操作台10进行诊疗的患者一般都需要经过全麻处理，即所述操作台10和患者之间不会有相对位置，若遇到所述医学影像装置30对患者的拍摄或扫描的部位发生改变时，此时仅仅需要移动所述操作台10的位置即可以实现对患者拍摄或扫描部位的改变，而不需要唤醒患者，提升所述医疗系统的诊疗效率。

另外，请参考图6，为本实用新型实施例提供的一种医疗系统的医疗影像装置的结构方框图，所述医学影像装置30包括用于发射X射线的X射线管310和接收所述X射线的成像模块320，所述X射线管310和所述成像模块320分居于所述操作台10的两侧，不限定操作台上方是X射线管310或成像模块320。

在这里，所述X射线管310发射X射线覆盖成像模块320的成像范围，所述X射线管310和所述成像模块320之间相对设置，且分别设置在所述操作台10的两侧，以使得从所述X射线管310上发射的射线可以穿过位于所述操作台10上的患者的身体然后到达所述成像模块320，并在所述成像模块320进行成像，以获得位于所述操作台10上的患者被射线穿过部位的医学影像。

所述医学影像装置30还包括重建模块和显示模块，所述重建模块用于根据所获取的医学影像重建出二维影像和/或三维模型；所述显示模块用于对所述二维影像和/或三维模型进行相应的显示。

进一步地，请结合图7，在本实用新型实施例的一种可行的实施方式中，所述医学影像装置30还包括相对于所述操作台10移动的C形臂330，所述C形臂330的两端分别用于设置所述X射线管310和所述成像模块320。

在这里，所述C形臂330的两个端部分别为所述X射线管310和所述成像模块320，且C形开口朝向所述操作台10，这里所述C形臂330相对于所述操作台10移动是指所述C形臂330的开口可以沿所述操作台10的长度或宽度方向移动，也可以是指所述C形臂330的开口围绕着所述操作台10旋转，以使得所述医学影像装置30的拍摄或者扫描范围覆盖整个所述操作台10及其各个方向，可以按需要拍摄合适角度的医学影像，提升所述医疗系统的使用体验。

另外，为了便于所述成像模块410更精确地确定所述医学影像装置30的形状以便于通过图像分析技术获取所述医学影像装置30相对于所述成像模块410的位置，一般会将所述至少三个第一标记物分别设在所述C形臂320的不同位置，即通过对所述C形臂320至少三个不同关键点作为识别特征标定和识别C形臂320，便可以获取形状相对固定的所述C形臂320的具体形状，又因所述医学影像装置30的其他部件(所述X射线管310和所述成像模块320)在所述C形臂320上的位置相对确定，即可以获取整个所述医学影像装置30的形状、位置和成像范围，然后再利用图像分析技术获取到所述医学影像装置30和所述成像模块410之间的相对位置关系。

进一步地，为了进一步校验所获取的所述医学影像装置30的形状，可在所述X射线管310和/或所述成像模块320上设置所述第一标记物420，通过所述成像模块410对其进行成像以对以上所获取的形状进行校验。

再者，以上提到了通过在所述操作台10上设置至少三个所述第二标记物430，使用所述成像模块410对其进行成像，并利用图像分析技术获取所述操作台10和所述成像模块410之间的位置关系，这里也需要对所述第二标记物430进行限制，即至少三个所述第二标记物430分别设置在所述操作台10的不同位置上，具体理由可参考以上实施例中对于所述第一标记物420设置位置的描述，在次不予赘述。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (18)

1.一种医疗系统，其特征在于，包括操作台、磁导航装置、医学影像装置以及光学定位装置；

所述磁导航装置，用于根据医疗路径将定位医疗工具导航至所述医疗路径上的病灶区域；

所述光学定位装置包括成像模块以及设在所述医学影像装置上的至少三个第一标记物，所述光学定位装置用于根据所述成像模块对所述至少三个第一标记物的成像获取所述医学影像装置相对于所述成像模块的位置；

所述医学影像装置，用于根据所述医学影像装置相对于所述成像模块的位置进行移动对所述定位医疗工具头端区域进行扫描获取影像，并重建出所述定位医疗工具头端区域的二维影像和/或三维模型，以确认所述定位医疗工具的周围状况。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成像模块固定连接在所述操作台上，且所述成像模块相对于所述操作台的位置已知。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学定位装置还包括设在所述操作台上的至少三个第二标记物，所述光学定位装置用于根据所述成像模块对所述至少三个第二标记物的成像获取所述成像模块相对于所述操作台的位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述医学影像装置包括X光机，所述X光机用于对所述定位医疗工具头端区域进行成像，获取二维影像。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述医学影像装置包括CT机，所述CT机用于对所述定位医疗工具头端区域进行扫描，获取扫描区域的CT数据并重建所述定位医疗工具头端区域的二维影像和三维模型。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成像模块包括至少两个相对位置确定的摄像头，所述摄像头的拍摄范围覆盖所述至少三个第一标记物。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，至少两个所述摄像头分别为红外摄像头。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述磁导航装置包括设在所述操作台内的磁场发生器以及设在所述定位医疗工具内的定位传感器；

所述磁场发生器，用于产生定位磁场以对所述定位传感器进行位置定位。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述医学影像装置，还用于对通过所述磁场发生器获取的所述定位传感器的定位位置的周围进行扫描获取医学影像，并重建出所述定位位置周围的二维影像和/或三维模型，以确认所述定位医疗工具已到达实际的病灶区域。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所获取的医学影像包括所述定位传感器的定位位置的影像以及所述病灶区域的影像，所述医学影像装置用于根据所述定位传感器的定位位置的影像以及所述病灶区域的影像的成像范围和所述病灶区域的特性进行自身结构、参数和特性的调整优化，以确保对所述病灶区域进行清晰成像。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块用于对所述医学影像装置所重建出的所述定位位置周围的二维影像和/或三维模型与规划所述医疗路径所用的二维影像和/或三维模型进行融合显示，以对所述定位传感器的定位和所述医疗路径进行校准。

12.根据权利要求8-11任一项所述的系统，其特征在于，所述磁场发生器为平板式发生器，所述平板式发生器可在所述操作台内移动。

13.根据权利要求8-11任一项所述的系统，其特征在于，所述磁场发生器为中空框式结构发生器，所述框式结构发生器的中空结构供所述医学影像装置的射线透射。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操作台下方设有立柱，所述立柱为可升降结构。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述操作台能相对于所述立柱在台面所在平面内移动。

16.根据权利要求1-9任一项所述的系统，其特征在于，所述医学影像装置包括用于发射X射线的X射线管和接收所述X射线的成像模块，所述X射线管和所述成像模块分居于所述操作台的两侧。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述医学影像装置还包括相对于所述操作台移动的C形臂，所述C形臂的两端分别用于设置所述X射线管和所述成像模块。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述至少三个第一标记物分别设在所述C形臂的不同位置。

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