技术领域
[0001] 本
发明涉及远程手术规划与导航系统，尤其涉及可解决远程
治疗困难、实现诊断、治疗及多模影像整合的远程手术规划与导航系统。
背景技术
[0002] 传统的手术治疗中，由于诊断、治疗的不同要求，患者通常在术前术中需要接受多种不同模态的图像扫描，这些图像扫描一般需经由不同的科室完成。
[0003] 目前，由于不同科室之间较缺乏数据共享的通道，医生之间也缺乏统筹协作，而广泛存在扫描图像不符合医生诊断需要而需要重新采集的现象。而现有的
远程医疗系统大多将
重心集中在患者的生命体征，如心跳等上，一般数据量较小，难于满足医学图像共享等功能数据量庞大的要求；而立足于医学图像传输、管理的系统如PACS（Picture Archiving and Communication Systems，影像归档和通信系统）等，也仅仅针对单独模态，缺乏多模态图像间的融合，难于充分发挥多种成像模态各自的优势，同时也不提供手术中所需要的术前规划、术中导航等功能。此外，这种传统的手术治疗方式均依附于医院的设备，对医生的诊断、治疗行为造成了很大的限制。
申请号CN201010123608的中国发明
专利申请提供了一种基于WLAN标准的远程医疗服务系统，其包括采集病人信息的便携式医疗仪、发送诊断信息的手持式诊断终端和存储病人信息和诊断信息的远程医疗
服务器，通过网络进行连接以实现移动诊断，然而这种远程医疗服务系统较难处理复杂的医学图像信息，因此难于在手术规划与导航中应用。中国发明专利CN03150952提供了一种专家远程医疗会诊子系统，包括医学影像存档与通讯子系统、医院信息子系统、复数个
进程或
远程会诊子系统，由
中间件将其系统集成，从而实现相互之间的数据传输，但是这种专家远程医疗会诊子系统虽然能够传输共享医学影像数据，但是因无法进行多模影像融合，而无法充分利用不同模态影像的优势，同时，也不能实现手术规划与
手术导航等功能。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种可解决远程治疗困难、实现诊断、治疗多模影像整合的远程手术规划与导航系统。
[0005] 一种远程手术规划与导航系统，所述远程手术规划与导航系统包括：医学图像后处理子系统，其和多个医学成像设备连接，用于对医学图像进行后处理；多模图像融合子系统，其和所述医学图像后处理子系统连接，用于对病人的多模图像进行融合，并进行
三维重建与
可视化处理；医学图像管理子系统，其和所述多模图像融合子系统连接，用于对病人的医学图像进行储存和管理，并建立病人的个人档案；手术规划子系统，其和所述医学图像管理子系统连接，用于提供术前手术模拟和规划；手术导航子系统，其和所述医学图像管理子系统及所述手术规划子系统分别连接，用于对手术进行导航；及远程会诊子系统，其设置于所述医学图像后处理子系统和医学成像设备之间，用于手术医生与成像医生进行远程协作与会诊。
[0006] 本发明一较佳实施方式中，所述医学图像后处理子系统对医学图像进行后处理包括对所述医学图像进行
图像分割、图像增强、三维重建和可视化。
[0007] 本发明一较佳实施方式中，对所述医学图像进行图像分割包括自动、半自动或手工分割。
[0008] 本发明一较佳实施方式中，所述多模图像融合子系统采用半自动配准方式对病人的多个模态的医学图像进行融合。
[0009] 本发明一较佳实施方式中，所述多模图像融合子系统在不同模态的医学图像中分别选择一一对应的清晰的解剖标志点，并采用点集到点集的配准
算法进行配准。
[0010] 本发明一较佳实施方式中，所述医学图像管理子系统对病人的医学图像进行储存与管理包括设置医生
访问病人档案及访问档案中的图像范围的权限。
[0011] 本发明一较佳实施方式中，所述手术规划子系统供手术医生在经三维可视化的病人图像数据上进行模拟手术全过程，并规划手术器械的运动路径。
[0012] 本发明一较佳实施方式中，所述手术导航子系统集成有对病人图像数据进行标定的
定位仪，所述定位仪
跟踪手术器械的
位置和方向信息，并通过屏幕显示置于同一
坐标系中的虚拟手术器械。
[0013] 本发明一较佳实施方式中，所述手术导航子系统提供现场模式和远程模式两种手术导航模式；所述现场模式经由医生现场通过手眼协调进行手术导航；所述远程模式由医生操纵遥控臂来控制
机械臂夹持手术器械完成手术。
[0014] 本发明一较佳实施方式中，所述医学图像后处理子系统和医学成像设备之间、所述多模图像融合子系统和所述医学图像后处理子系统之间、所述医学图像管理子系统和所述多模图像融合子系统之间、所述手术规划子系统和所述医学图像管理子系统之间、所述手术导航子系统和所述医学图像管理子系统之间、所述手术导航子系统和所述手术规划子系统之间、所述远程会诊子系统和所述医学图像后处理子系统之间及所述远程会诊子系统和医学成像设备之间均通过网络实现连接。
[0015] 相较于
现有技术，本发明提供的远程手术规划与导航系统包括医学图像后处理子系统、医学图像管理子系统、多模图像融合子系统、手术规划子系统、手术导航子系统及远程会诊系统，具备处理多模态医学图像的能
力，且可对多种模态图像进行融合、增强与三维可视化处理。同时，所述远程手术规划与导航系统利用术前手术模拟、远程手术规划和术中手术导航等功能，可以有效地提高手术的效率和成功率。此外，利用所述远程会诊子系统，可以有效实现不同科室之间的数据共享，便于不同科室的医生之间进行远程沟通交流和统筹协作，进而有效解决扫描图像不符合医生诊断需要而需要重新采集的问题。
[0016] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照
说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举
实施例，并配合
附图，详细说明如下。
附图说明
[0017] 图1为本发明一实施例提供的远程手术规划与导航系统的组成图。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0019] 请参阅图1，本发明一实施例提供一种远程手术规划与导航系统100，其包括医学图像后处理子系统10、医学图像管理子系统20、多模图像融合子系统30、手术规划子系统40、手术导航子系统50及远程会诊系统60。
[0020] 本实施例中，所述医学图像后处理子系统10、所述医学图像管理子系统20、所述多模图像融合子系统30、所述手术规划子系统40、所述手术导航子系统50及所述远程会诊系统60可以采用计算机，如固定位置的台式计算机作为载体，也可以采用便携式移动终端，如但
笔记本电脑或
平板电脑等作为载体。
[0021] 所述医学图像后处理子系统10和多个医学成像设备连接，获取多个医学成像设备对病人采集的多个医学图像，并对多个医学图像进行后处理。本实施例中，所述医学图像后处理子系统10通过网络和多个医学成像设备实现连接，由此便于实现所述医学图像后处理子系统10和多个医学成像系统之间的远程通信。所述医学图像后处理子系统10对医学图像进行后处理包括对医学图像进行图像分割、图像增强、三维重建和可视化等处理。其中，对医学图像进行图像分割包括自动、半自动或手工分割。
[0022] 可以理解的是，所述医学成像设备包括X光成像设备、CT成像设备、心电成像设备和磁核共振影像设备等。
[0023] 可以理解的是，所述医学图像后处理子系统10对多个医学成像设备采集的多个医学图像（即图1所示输出1、……、输出n）进行后处理后，对应地形成不同模态，如模态1、模态2、……、模态n的医学图像。
[0024] 所述多模图像融合子系统20和所述医学图像后处理子系统10连接，用于对病人的多模图像进行融合，并进行三维重建与可视化处理。本实施例中，所述多模图像融合子系统20和所述医学图像后处理子系统10通过网络实现连接，所述医学图像后处理子系统10将后处理后的多个模态的医学图像传输至所述多模图像融合子系统20，由所述多模图像融合子系统20对所述多个模态的医学图像进行融合。所述多模图像融合子系统20采用半自动配准方式对病人的多个模态的医学图像进行融合。对于不同模态的医学图像，所述多模图像融合子系统20从中分别选择一一对应的清晰的解剖标志点，并采用点集到点集的配准算法进行配准。
[0025] 可以理解的是，所述多模图象融合子系统20采用的配准算法并不局限于采用解剖标志点集之间的配准方法，也可以采用其他配准算法，只要能有效地实现对病人的多模图像进行融合即可。
[0026] 优选地，所述多模图像融合子系统20将配准后的不同模态（如两种模态）的医学图像放置于同一坐标系内，并通过分别调节其透明度的方式来达到图像融合与图像增强的效果。本实施例中，所述多模图像融合子系统20优选的图像融合方式为调节两种模态的医学图像的透明度，当然，并不局限于此，所述多模图像融合子系统20也可以采用其他融合方式，如根据不同解剖结构在不同成像模态中的清晰度的不同，从各个模态的医学图像中选择最清晰的解剖结构进行融合。
[0027] 所述医学图像管理子系统30和所述多模图像融合子系统20连接，用于对病人的医学图像进行储存和管理，并建立病人的个人档案。本实施例中，所述医学图像管理子系统30和所述多模图像融合子系统20通过网络实现连接，所述多模图像融合子系统20将融合后的融合图像传输至所述医学图像管理子系统30，由所述医学图像管理子系统30对所述融合图像进行储存和管理，包括设置医生访问病人档案及访问档案中的图像范围的权限。
即根据具体情况对不同科室医生访问病人图像数据的权限进行设置。具体地，执行手术的手术医生有权限访问病人的全部医学影像；各个科室负责成像的成像医生仅能访问其科室采集的图像；所述病人的档案仅供与其诊断治疗相关的医生浏览，其他人没有权限访问。
[0028] 可以理解的是，所述医学图像管理子系统30可以根据具体情况进行权限分配，并采用相应的管理方式。
[0029] 所述手术规划子系统40和所述医学图像管理子系统30连接，用于提供术前手术模拟和手术规划。本实施例中，所述手术规划子系统40和所述医学图像管理子系统30通过网络实现连接，由此，可实现远程术前手术模拟和手术规划。所述医学图像管理子系统30将其中存储的融合图像传输至所述手术规划子系统40，所述手术规划子系统40供手术医生在经三维可视化的病人图像数据上进行模拟手术全过程，并规划手术器械的运动路径。具体地，提供手术路径与重要解剖结构如血管、其他临近器官等的相关检测，并针对是否会对重要解剖结构造成伤害等进行相应地提示和警告。
[0030] 所述手术导航子系统50和所述医学图像管理子系统30及所述手术规划子系统40分别连接，用于对手术进行导航。本实施例中，所述手术导航子系统50和所述医学图像管理子系统30之间、所述手术导航子系统50和所述手术规划子系统40之间均通过网络实现连接，由此，可实现远程手术导航。所述手术导航子系统50集成有对病人图像数据进行标定的定位仪。所述医学图像管理子系统30将其中存储的融合图像传输至所述手术导航子系统50，所述手术规划子系统40将手术规划传输至所述手术导航子系统50，所述定位仪对病人的融合图像数据进行标定，将其与术前手术规划（包括手术路径等）一起转换到
手术室坐标系中并显示在屏幕上。具体地，由所述定位仪跟踪手术器械位置、方向（朝向）等信息，并在屏幕上显示置于同一坐标系中的虚拟手术器械。
[0031] 优选地，所述定位仪为光学定位仪，当然，并不局限于此，所述定位仪也可以为电磁定位仪或光学、电磁混合定位仪，只要能有效地实现对病人的融合图像数据进行标定即可。
[0032] 本实施例中，所述手术导航子系统50提供现场模式和远程模式两种手术导航模式；所述现场模式经由医生现场根据手眼协调实现手术导航；所述远程模式由医生操纵遥控臂来控制机械臂夹持手术器械完成手术，进而实现对手术的导航。
[0033] 所述远程会诊子系统60设置于所述医学图像后处理子系统10和医学成像设备之间，用于手术医生与成像医生进行远程协作与会诊。本实施例中，所述远程会诊子系统60和所述医学图像后处理子系统10之间、所述远程会诊子系统60和医学成像设备之间均通过网络实现连接。由此，可以使执行手术的手术医生能和负责成像的成像医生在成像过程中保持沟通交流和协调统筹，进而可尽快地使获得的医学成像能够满足诊断与手术导航的需求，实现远程手术规划与导航。
[0034] 可以理解的是，所述医学图像后处理子系统10和医学成像设备之间、所述多模图像融合子系统20和所述医学图像后处理子系统10之间、所述医学图像管理子系统30和所述多模图像融合子系统20之间、所述手术规划子系统40和所述医学图像管理子系统30之间、所述手术导航子系统50和所述医学图像管理子系统30之间、所述手术导航子系统50和所述手术规划子系统40之间、所述远程会诊子系统60和所述医学图像后处理子系统10之间及所述远程会诊子系统60和医学成像设备之间也可以采用其他数据传输方式，如蓝牙、WIFI等。
[0035] 相较于现有技术，本发明提供的远程手术规划与导航系统100包括医学图像后处理子系统10、医学图像管理子系统20、多模图像融合子系统30、手术规划子系统40、手术导航子系统50及远程会诊系统60，具备处理多模态医学图像的能力，可对多种模态图像进行融合、增强与三维可视化处理。同时，所述远程手术规划与导航系统100利用术前手术模拟、远程手术规划和术中手术导航等功能，可以有效地提高手术的效率和成功率。此外，利用所述远程会诊子系统60，可以有效实现不同科室之间的数据共享，便于不同科室的医生之间进行远程沟通交流和统筹协作，进而有效解决扫描图像不符合医生诊断需要而需要重新采集的问题。
[0036] 以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
