本發(fā)明涉及治療導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種微創(chuàng)介入治療導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，自2000年至2018年，微創(chuàng)手術(shù)的使用增長率高達(dá)462％，微創(chuàng)手術(shù)不僅改變了介入醫(yī)學(xué)的治療標(biāo)準(zhǔn)，也改變了患者的康復(fù)方式，使得居家康復(fù)成為可能，其導(dǎo)航系統(tǒng)為現(xiàn)有外科手術(shù)器械提供了微創(chuàng)能力，通過添加傳感器和磁場發(fā)生器，使得醫(yī)生可以無需移動病人就能通過顯示器查看儀器的三維位置。

2、中國專利公開號：cn112641514b公開了一種微創(chuàng)介入導(dǎo)航系統(tǒng)與方法包括：規(guī)劃模塊：用于術(shù)前醫(yī)學(xué)影像處理，劃分出目標(biāo)區(qū)域；導(dǎo)航初始化模塊：用于基于所述劃分出的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全自動在線導(dǎo)航初始化確定二維虛擬內(nèi)窺鏡相機(jī)的方向；運(yùn)動預(yù)測模塊：用于基于所述二維虛擬內(nèi)窺鏡相機(jī)的方向進(jìn)行相對運(yùn)動預(yù)測；定位模塊：用于基于判別性結(jié)構(gòu)相似性度函數(shù)、經(jīng)過相對運(yùn)動預(yù)測得到的相對運(yùn)動參數(shù)預(yù)測結(jié)果以及所述二維真實內(nèi)窺鏡相機(jī)的最優(yōu)相機(jī)位姿，確定所述二維虛擬內(nèi)窺鏡相機(jī)在三維術(shù)前醫(yī)學(xué)影像空間的位置與方向，所述定位模塊包括三狀態(tài)呼吸運(yùn)動導(dǎo)航誤差補(bǔ)償機(jī)制，所述誤差補(bǔ)償機(jī)制包括：在病患最大呼氣狀態(tài)、正常屏住呼吸狀態(tài)、最大吸氣狀態(tài)，三次采集術(shù)前醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)；通過對三次采集到的術(shù)前醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，把人體呼吸狀態(tài)分成12個狀態(tài)，相當(dāng)于對于同一個病患有12個術(shù)前醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)；通過在所述正常屏住呼吸狀態(tài)所預(yù)測的相機(jī)位姿信息在另外11個術(shù)前醫(yī)學(xué)影像中產(chǎn)生11張二維虛擬內(nèi)窺鏡相機(jī)圖像，再計算二維真實內(nèi)窺鏡相機(jī)圖像與11張二維虛擬內(nèi)窺鏡相機(jī)圖像之間的相似度；找到所述相似度最大所對應(yīng)的術(shù)前醫(yī)學(xué)影像狀態(tài)，計算該狀態(tài)與正常屏住呼吸狀態(tài)之間的變換關(guān)系矩陣；確定所述二維真實內(nèi)窺鏡相機(jī)的最優(yōu)的相機(jī)位姿：最優(yōu)的相機(jī)位姿＝在正常屏住呼吸狀態(tài)所預(yù)測的相機(jī)位姿*所述變換關(guān)系矩陣。由此可見，所述一種微創(chuàng)介入導(dǎo)航系統(tǒng)與方法存在導(dǎo)航系統(tǒng)誤差程度高和準(zhǔn)確性、實時性低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種微創(chuàng)介入治療導(dǎo)航系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)誤差程度高和準(zhǔn)確性、實時性低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微創(chuàng)介入治療導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)采集模塊，用以根據(jù)電磁定位確定病變范圍與病變結(jié)構(gòu)的空間坐標(biāo)參數(shù)以形成基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)；

4、數(shù)據(jù)處理模塊，其與所述數(shù)據(jù)采集模塊相連，用以對所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以形成模型圖像數(shù)據(jù)；

5、路徑規(guī)劃模塊，其與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連，用以通過坐標(biāo)變換對所述模型圖像數(shù)據(jù)創(chuàng)建導(dǎo)航路徑；

6、顯示模塊，其所述路徑規(guī)劃模塊相連，用以在用戶端對導(dǎo)航路徑進(jìn)行顯示；

7、控制模塊，其分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊、所述數(shù)據(jù)處理模塊、所述路徑規(guī)劃模塊以及所述顯示模塊相連，用以根據(jù)導(dǎo)航路徑的差異量判定數(shù)據(jù)處理模塊的誤差程度不符合要求時，調(diào)節(jié)所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的篩選次數(shù)或初步判定路徑規(guī)劃模塊的準(zhǔn)確性是否符合要求并根據(jù)所述模型圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換量二次判定路徑規(guī)劃模塊的準(zhǔn)確性，

8、以及，在二次判定所述路徑規(guī)劃模塊的準(zhǔn)確性不符合要求時，調(diào)節(jié)所述電磁定位的信號發(fā)射功率或根據(jù)所述模型圖像數(shù)據(jù)的誤差量比例調(diào)節(jié)所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)對比類型的數(shù)量。

9、進(jìn)一步地，還包括分別與所述數(shù)據(jù)采集模塊、所述數(shù)據(jù)處理模塊、所述路徑規(guī)劃模塊、所述顯示模塊以及所述控制模塊相連的用以分別將所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)、所述模型圖像數(shù)據(jù)以及所述導(dǎo)航路徑傳輸至所述對應(yīng)模塊的通信模塊。

10、進(jìn)一步地，所述通信模塊包括用以對所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)中的特定數(shù)據(jù)進(jìn)行捕獲的鉤取單元和用以對所述特定數(shù)據(jù)進(jìn)行整理標(biāo)注的打標(biāo)單元。

11、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：

12、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用以對所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、濾波處理以及圖像分割以形成初始模型數(shù)據(jù)；

13、模型構(gòu)建單元，其與所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元相連，用以根據(jù)所述初始模型數(shù)據(jù)三維重建以形成孿生仿真模型和模型圖像數(shù)據(jù)。

14、進(jìn)一步地，路徑規(guī)劃模塊包括：

15、模型更新單元，其與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連，用以對所述模型圖像數(shù)據(jù)和所述空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換；

16、路徑構(gòu)建單元，其與所述模型更新單元相連，用以對所述坐標(biāo)變換的結(jié)果進(jìn)行分析以創(chuàng)建導(dǎo)航路徑。

17、進(jìn)一步地，所述控制模塊與所述路徑規(guī)劃模塊相連，用以獲取導(dǎo)航路徑坐標(biāo)參數(shù)，并計算其與物理導(dǎo)航坐標(biāo)參數(shù)的差值得出實際手術(shù)路徑的差異量，在所述差異量大于等于預(yù)設(shè)第二差異量時，判定所述數(shù)據(jù)處理模塊的誤差程度不符合要求，并對所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的篩選次數(shù)進(jìn)行增加，

18、若所述坐標(biāo)變換量大于預(yù)設(shè)第一差異量且小于預(yù)設(shè)第二差異量，所述控制模塊初步判定所述路徑規(guī)劃模塊的準(zhǔn)確性不符合要求。

19、進(jìn)一步地，所述控制模塊分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊和所述路徑規(guī)劃模塊相連，用以根據(jù)所述模型圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)參數(shù)和所述空間坐標(biāo)參數(shù)計算模型圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換量，在所述坐標(biāo)變換量大于等于預(yù)設(shè)第二變換量時，二次判定所述路徑規(guī)劃模塊的準(zhǔn)確性不符合要求，并對所述電磁定位的信號發(fā)射功率進(jìn)行增大，

20、若所述坐標(biāo)變換量大于預(yù)設(shè)第一坐標(biāo)變換量且小于預(yù)設(shè)第二坐標(biāo)變換量，所述控制模塊初步判定所述顯示模塊的實時性不符合要求。

21、進(jìn)一步地，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換量為模型圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)參數(shù)與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的空間坐標(biāo)參數(shù)的差值。

22、進(jìn)一步地，所述控制模塊與所述顯示模塊相連，用以獲取孿生仿真模型仿真出現(xiàn)誤差的模型圖像數(shù)據(jù)的比例模型圖像數(shù)據(jù)的誤差量比例，在所述誤差量比例大于預(yù)設(shè)誤差量比例時，二次判定所述顯示模塊的實時性不符合要求，并對所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)對比類型的數(shù)量進(jìn)行增加。

23、進(jìn)一步地，增加后的所述基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)對比類型的數(shù)量通過所述誤差量比例與所述預(yù)設(shè)誤差量比例的差值確定。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明所述系統(tǒng)微創(chuàng)介入治療導(dǎo)航系統(tǒng)通過設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊對病變數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，自動化地從介入治療中獲取實時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)格式，在數(shù)據(jù)采集過程中，可能會遇到不規(guī)范、不完整或不一致的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集模塊能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，以及提高采集速度和容錯性；系統(tǒng)通過設(shè)置數(shù)據(jù)處理模塊，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行整合，實現(xiàn)了提高數(shù)據(jù)的完整性和一致性，通過設(shè)置顯示模塊，通過信息交互實現(xiàn)了提高微創(chuàng)介入手術(shù)的實時性，由于每個人的生理結(jié)構(gòu)和疾病情況都有所不同，顯示模塊通過根據(jù)患者個體數(shù)據(jù)建立精確的模型，模擬人體系統(tǒng)的功能和病理變化，實現(xiàn)了提高個體化治療的有效性；通過設(shè)置控制模塊，調(diào)節(jié)基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的篩選次數(shù)實現(xiàn)了對系統(tǒng)誤差程度的降低，通過調(diào)節(jié)電磁定位的信號發(fā)射功率實現(xiàn)了系統(tǒng)準(zhǔn)確性的提高，通過調(diào)節(jié)基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)對比類型的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整實現(xiàn)了系統(tǒng)實時性的提高。

25、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述系統(tǒng)通過設(shè)置通信模塊以及其中的鉤子機(jī)制、打標(biāo)機(jī)制在微創(chuàng)介入治療導(dǎo)航系統(tǒng)中，可以動態(tài)地調(diào)整手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的參數(shù)或顯示方式，鉤子機(jī)制使得系統(tǒng)的各個部分更加模塊化，實現(xiàn)了降低代碼之間的耦合度，當(dāng)某個模塊出現(xiàn)問題時，可以單獨(dú)進(jìn)行修復(fù)或替換，而不會影響其他模塊的正常運(yùn)行；數(shù)據(jù)打標(biāo)機(jī)制可以確保在微創(chuàng)介入治療導(dǎo)航系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)具有明確的標(biāo)識和來源，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行打標(biāo)，可以區(qū)分不同來源、不同質(zhì)量、不同格式的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理和分析過程中使用正確的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)打標(biāo)機(jī)制，可以追溯數(shù)據(jù)的來源和處理過程，實現(xiàn)了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

26、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述系統(tǒng)通過設(shè)置數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，對采集到的原始數(shù)據(jù)中包含的噪聲、錯誤或異常值進(jìn)行識別并清洗這實現(xiàn)了提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，通過模型構(gòu)建單元能夠重建出高質(zhì)量的圖像，如三維血管模型、病變部位圖像等，通過優(yōu)化圖像質(zhì)量，實現(xiàn)了更清晰地識別病變位置和血管結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步實現(xiàn)了提高手術(shù)的精確性和安全性。

27、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述系統(tǒng)通過設(shè)置模型更新單元和路徑構(gòu)建單元，實時更新模型，提供更準(zhǔn)確的手術(shù)路徑規(guī)劃和風(fēng)險評估，根據(jù)患者的病變情況和手術(shù)目標(biāo)，自動規(guī)劃出最優(yōu)的手術(shù)路徑，實現(xiàn)了對手術(shù)效率和準(zhǔn)確性的提高。