一种聚焦超声无创消融装置、消融术前规划方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及无创消融技术领域，公开了一种聚焦超声无创消融装置、消融术前规划方法及系统，装置包括：CT成像设备通过扫描人体生成连续的断层图像；聚焦超声探头将超声能量集中在焦点产生高温对病变组织进行消融；双目相机捕获手术场景的实时图像；手术机械臂按照计算机指令操控探头位置和方向对治疗靶点瞄准和治疗；反光标志物，获取机械臂和患者的相对位置信息；计算机设备对CT影像双目相机图像空间进行配准并计算机械臂和相机的视觉系统间的相对位置和姿态，控制机械臂的运动来引导聚焦超声探头到目标位置执行患者对应的治疗标准。本发明专利技术为每个病人提供个性化的最合适的治疗方案，大大减少手术的创伤和恢复时间，对患者的生活质量影响小。生活质量影响小。生活质量影响小。

【技术实现步骤摘要】
一种聚焦超声无创消融装置、消融术前规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及无创消融
，具体涉及一种聚焦超声无创消融装置、消融术前规划方法及系统。

技术介绍

[0002]高强度聚焦超声消融方案分为侵入式和分侵入式。侵入式消融存在明显缺陷，非侵入式消融更具前景。目前，使用高强度聚焦超声的无创消融术已在很多疾病治疗中使用。相较而言，高强度聚焦超声消融存在一定难点，如术前规划，术中实时导航等。术前规划中，选定有效消融靶点和制定治疗方案主要依赖医生经验，有可能由于聚焦超声产生高热会伤害人体组织，或者过低导致治疗效果不佳，使得规划安全的消融路径具有难度。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种聚焦超声无创消融装置、消融术前规划方法、系统、计算机设备及存储介质，以解决现有技术中术前规划中，选定有效消融靶点和制定治疗主要依赖医生经验，导致不能为患者自动化制定最个性最合适的无创消融治疗方案的问题。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种聚焦超声无创消融术前规划装置，包括：CT成像设备、聚焦超声探头、双目相机、手术机械臂、反光标志物、计算机设备，其中：
[0005]CT成像设备，用于利用X射线在不同角度对人体进行扫描，生成连续的断层图像，提供内脏结构的详细三维视图；
[0006]聚焦超声探头，用于发出超声波并将超声能量集中在焦点对病变组织进行消融；
[0007]双目相机，用于捕获手术场景的实时图像；
[0008]手术机械臂，用于按照计算机的指令操控聚焦超声探头的位置和方向，使其对治疗靶点进行瞄准和治疗；
[0009]反光标志物，被附着在机械臂及患者预设皮肤表面位置上，用于获取机械臂和患者的实时相对位置信息；
[0010]计算机设备，用于获取CT影像、双目相机图像、机械臂状态信息，并对CT影像的坐标系统和双目相机图像视野中的实际物理空间进行配准，通过双目相机捕获手术机械臂不同移动位置的图像计算机械臂和双目相机的视觉系统间的相对位置和姿态，结合机械臂状态信息以及其和患者的实时相对位置，实时控制机械臂的运动来引导聚焦超声探头调整治疗靶点坐标达到目标位置执行患者对应的治疗标准。
[0011]在一种可选的实施方式中，所述聚焦超声无创消融术前规划装置，还包括：显示设备，用于将CT影像、双目相机捕获的实时图像、治疗靶点和机械臂的状态进行展示，使医生实时了解手术实施状态。
[0012]本专利技术实施例提供的聚焦超声无创消融术前规划装置，采用了聚焦超声作为无创治疗工具，这是一种高精度、高效率的治疗方式。超声波的聚焦特性使得在体外对靶点进行精确的定位和治疗，而无需对肾脏或其他内脏器官进行手术切开。同时，超声波的温度效应
可以在目标区域产生足够的热量，从而实现对靶点的有效消融，而周围正常的组织却可以完好无损，减少了对患者的身体伤害和恢复时间。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种聚焦超声无创消融术前规划方法，基于第一方面实施例提供的聚焦超声无创消融术前规划装置，所述方法包括：
[0014]获取CT影像和双目相机图像，采用预设基于特征点的配准的算法将CT影像中的坐标系统与双目相机视野中的实际物理空间进行配准；
[0015]获取双目相机捕获手术机械臂不同移动位置的图像，通过预设标定算法计算机械臂和双目相机的视觉系统间的相对位置和姿态；
[0016]采用第一预设图像切割模型获取患者CT影像的切割结果，并结合预设治疗经验数据确定消融靶点；
[0017]根据聚焦超声探头焦距及患者的病变位置确定获取聚焦超声探头与消融靶点的距离，根据消融靶点、聚焦超声探头与消融靶点的距离确定聚焦超声探头进行消融的目标位置；
[0018]根据机械臂状态信息以及其和患者的实时相对位置，控制机械臂引导聚焦超声探头达到所述目标位置执行患者对应的治疗标准。
[0019]本实施例提供的聚焦超声无创消融术前规划方法，会根据CT影像的分割出来的靶点图像，结合病变区域的信息以及聚焦超声探头的特性，制定出个性化的消融标准和路径规划。能够为每个病人提供最合适治疗方案。
[0020]在一种可选的实施方式中，所述患者对应的治疗标准通过以下步骤确定：
[0021]获取患者的CT影像并输入到第二预设图像分割模型中，获取图像中器官及血管的分割结果，并基于分割结果提取影像学特征；
[0022]获取患者的生理文本数据并进行数据处理后，提取生理文本数据特征；
[0023]将所述影像学特征和所述生理文本数据特征进行多模态特征投影及融合后，输入到消融治疗标准预测模型中，得到患者对应的治疗标准。
[0024]本专利技术实施例提供的整个模型经训练后，可实现完全自动化，具有较高可靠性，因此在获取患者相关数据后输入各个模型中可以自动获取患者对应的治疗标准。
[0025]在一种可选的实施方式中，所述生理文本数据包括：患者器官和血管的结构数据及患者的病理数据，所述病理数据：包括血液化验数据、血压检查数据。
[0026]本专利技术实施例通过多方面获取患者的生理文本数据可以帮助更加精确的得到患者最合适的治疗标准。
[0027]在一种可选的实施方式中，所述治疗标准包括：消融功率、治疗时间、治疗间隔、治疗次数。
[0028]本专利技术实施例通过自动化生成的治疗标准所包括具体的消融功率、治疗时间、治疗间隔、治疗次数可以自动化的为患者进行无创消融治疗。
[0029]在一种可选的实施方式中，所述影像学特征，包括：病变器官周围器官至消融靶点的距离、入点和靶点体表距离、靶点直径、靶点分支点至病变器官的距离。
[0030]本专利技术实施例通过提取患者CT影像对应的影像学特征，可以得到觉得病变器官、靶点以及其与周围器官组织的距离数据，从而最自动化的指定患者对应的治疗标准做好良好的数据准备。
[0031]第三方面，本专利技术提供了一种聚焦超声无创消融术前规划系统，所述系统包括：
[0032]坐标系统配准模块，用于获取CT影像和双目相机图像，采用预设基于特征点的配准的算法将CT影像中的坐标系统与双目相机视野中的实际物理空间进行配准；
[0033]机械臂空间标定模块，用于获取双目相机捕获手术机械臂不同移动位置的图像，通过预设标定算法计算机械臂和双目相机的视觉系统间的相对位置和姿态；
[0034]消融靶点确定模块，用于采用第一预设图像切割模型获取患者CT影像的切割结果，并结合预设治疗经验数据确定消融靶点；
[0035]消融的目标位置确定模块，用于根据聚焦超声探头焦距及患者的病变位置确定获取聚焦超声探头与消融靶点的距离，并根据消融靶点、聚焦超声探头与消融靶点的距离确定聚焦超声探头进行消融的目标位置；
[0036]探头引导模块，用于根据机械臂状态信息以及其和患者的实时相对位置，控制机械臂引导聚焦超声探头达到所述目标位置执行患者对应的治疗标准。
[0037]第三方面，本专利技术提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚焦超声无创消融装置，其特征在于，包括：CT成像设备、聚焦超声探头、双目相机、手术机械臂、反光标志物、计算机设备，其中：CT成像设备，用于利用X射线在不同角度对人体进行扫描，生成连续的断层图像，提供内脏结构的详细三维视图；聚焦超声探头，用于发出超声波并将超声能量集中在焦点对病变组织进行消融；双目相机，用于捕获手术场景的实时图像；手术机械臂，用于按照计算机的指令操控聚焦超声探头的位置和方向，使其对治疗靶点进行瞄准和治疗；反光标志物，被附着在机械臂及患者预设皮肤表面位置上，用于获取机械臂和患者的实时相对位置信息；计算机设备，用于获取CT影像、双目相机图像、机械臂状态信息，并对CT影像的坐标系统和双目相机图像视野中的实际物理空间进行配准，通过双目相机捕获手术机械臂不同移动位置的图像计算机械臂和双目相机的视觉系统间的相对位置和姿态，结合机械臂状态信息以及其和患者的实时相对位置，实时控制机械臂的运动来引导聚焦超声探头调整治疗靶点坐标达到目标位置执行患者对应的治疗标准。2.根据权利要求1所述的聚焦超声无创消融装置，其特征在于，还包括：显示设备，用于将CT影像、双目相机捕获的实时图像、治疗靶点和机械臂的状态进行展示，使医生实时了解手术实施状态。3.一种聚焦超声无创消融术前规划方法，其特征在于，基于权利要求1或2所述的聚焦超声无创消融装置，所述方法包括：获取CT影像和双目相机图像，采用预设基于特征点的配准的算法将CT影像中的坐标系统与双目相机视野中的实际物理空间进行配准；获取双目相机捕获手术机械臂不同移动位置的图像，通过预设标定算法计算机械臂和双目相机的视觉系统间的相对位置和姿态；采用第一预设图像切割模型获取患者CT影像的切割结果，并结合预设治疗经验数据确定消融靶点；根据聚焦超声探头焦距及患者的病变位置确定获取聚焦超声探头与消融靶点的距离，根据消融靶点、聚焦超声探头与消融靶点的距离确定聚焦超声探头进行消融的目标位置；根据机械臂状态信息以及其和患者的实时相对位置，控制机械臂引导聚焦超声探头达到所述目标位置执行患者对应的治疗标准。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，患者对应的治疗标准通过以下步骤确定：获取患者的CT影像并输入到第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕，
申请(专利权)人：李昕，
类型：发明
国别省市：