一种术中标记物定位追踪方法与流程

1.本发明属于医疗设备技术领域，特别是涉及一种术中标记物定位追踪方法。


背景技术：

2.在外科手术中，医生需要尽可能的将病灶切除，从而减少残留的病变组织，进而防止二次手术。故，如何准确地找到病灶成为手术成功的关键。当前手术前，医生常常会在病灶的周围植入标记物，以此来标识病灶的位置。然而，由于标记物深入人体组织内部，同时其体积很小，医生在手术时，难以准确确认其位置，导致在实际手术时，为了找到病灶，伤口创面较大。同时，由于病灶位置不易寻找，导致过多的良性组织也被切除下来。如此导致的最终结果就是，过多的良性组织被切除，产生过大的手术创面。


技术实现要素：

3.本发明目的在于针对现有标记物定位方法存在的缺陷，提供一种标记物的空间位置信号和光学影像信号相融合，快速、精确定位的术中标记物定位追踪方法。
4.本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种术中标记物定位追踪方法，采用标记物和标记物定位追踪装置；所述标记物定位追踪装置包括信号发射单元，信号接收单元和视频信号采集单元；其特征在于包括下述步骤：（1）在术前病人病灶组织中或周边植入标记物；或术中实时探入定位标记物；（2）所述标记物定位追踪装置发射追踪信号，接收标记物返回的回波信号，根据回波信号定位标记物的空间位置；（3）所述视频采集单元同时采集体表器官的光学影像信号；（4）将标记物的空间位置信号和体表器官的光学影像信号融合显示，确定标记物在体表器官上的相对投影位置。
5.其进一步特征在于：所述标记物为射频信标；所述标记物定位追踪装置还包括显示屏和控制系统；所述信号发射单元为射频信号发送阵列，用于根据所述控制系统的指令向射频信标发射射频信号；所述信号接收单元为射频信号接收阵列，用于接收标记物发射的射频回波，发送给所述控制系统；所述视频信号采集单元为摄像头组件，用于拍摄体表器官的影像并传送至所述控制系统；所述控制系统用于控制所述射频信号发送阵列发射射频信号；根据所述射频信号接收阵列接收的射频回波确定射频信标的实时位置，并与所述摄像头组件的光学影像相融合，发送至所述显示屏进行显示；所述显示屏用于显示射频回波和光学影像相融合的图像。
6.进一步的：所述射频信号发送阵列，射频信号接收阵列，摄像头组件设置在同一工作部件上；所述摄像头组件包括两个摄像头，分别设置在所述工作部件的两侧。
7.优选的：所述工作部件设置在一个机械臂上。
8.所述机械臂上具有弧形轨道，所述工作部件设置在所述弧形轨道上。
9.其进一步特征还在于：所述射频信标，包括外壳，线圈和微控制器；所述线圈和微控制器设置在所述外壳内；所述线圈用于接收射频信号，由所述微控制器控制发射射频回波。
10.优选的：所述射频信标外壳内还设置有微型led和/或微型振动器；所述微型led和/或微型振动器通过所述微控制器控制工作。射频信标能够接收定位追踪装置发出的射频信号，之后发射出特定频率及衰减波形的射频信号，对病灶进行定位。还可以发出脉冲式的灯光和/或振动，便于医生在使用时根据视觉或触觉更加直观、快速的定位病灶。
11.一种形式，本方法还包括通过两端设置有标记物的无源笔形探针配合病灶处的标记物定位的方法；将无源笔形探针放置在切开的体表创口处，所述标记物定位追踪装置探测到两个标记物的位置，计算出无源笔形探针相对于病灶处标记物的位置，根据无源笔形探针空间位置生成的虚拟探针图像与病灶标记物影像相融合，从而标记无源笔形探针与病灶处标记物的相对位置关系。
12.另一种形式，本方法还包括通过有源笔形探针定位病灶处的标记物的方法；所述有源探针为笔形，通过线缆与所述标记物定位追踪装置电连接；所述有源探针包括外壳和设置在所述外壳头部内的微型射频信号发送/接收器；当所述有源笔形探针接近病灶处的标记物时，随着距离的变化发出不同信号确定标记物位置。
13.本发明与现有技术相比具有以下优点：1、通过追踪装置上的射频信号发送/接收阵列，能够快速的探测到植入病灶的标记物（射频信标）的位置，之后通过图像融合技术，将标记物的影像与体表器官（例如乳房）的影像融合在一起，从而让医生快速、准确、直观的找到病灶的确切位置。
14.2、通过上述过程，让医生能够准确的知道病变组织的位置，从而能够准确的将其切除。
15.3、通过上述过程，使大部分良性的组织得以保留，同时手术伤口的创面得以减少。
附图说明
16.图 1 为术中标记物定位追踪装置原理框图。
17.图 2 为工作部件结构示意图。
18.图 3 为术中标记物定位追踪装置结构示意图。
19.图 4 为射频信标原理框图。
20.图 5 为无源笔形探针结构示意图。
21.图 6 为有源笔形探针结构示意图。
具体实施方式
22.如图1所示，一种术中标记物定位追踪装置，包括射频信号发送阵列，射频信号接
收阵列，摄像头组件，显示屏和控制系统；射频信号发送阵列用于根据控制系统的指令向射频信标发射射频信号；射频信号接收阵列用于接收射频信标发射的射频回波，发送给控制系统；摄像头组件用于拍摄体表器官的影像并传送至控制系统；控制系统用于控制射频信号发送阵列发射射频信号；根据射频信号接收阵列接收的射频回波确定射频信标的实时位置，并与摄像头组件的光学影像相融合，发送至显示屏进行显示；显示屏用于显示射频回波和光学影像相融合的图像。
23.如图2所示，射频信号发送阵列，射频信号接收阵列，摄像头组件设置在同一工作部件上1；摄像头组件包括两个摄像头11，分别设置在工作部件1的两侧。如图3所示，工作部件1设置在一个机械臂3上。机械臂3上具有弧形轨道2，工作部件1设置在弧形轨道2上。
24.如图4所示，一种射频信标，包括外壳，线圈和微控制器；线圈和微控制器设置在外壳内；线圈用于接收射频信号，由微控制器控制发射射频回波。优选的：信标外壳内还设置有微型led和微型振动器；微型led和微型振动器通过微控制器控制工作。射频信标能够接收定位追踪装置发出的射频信号，之后发射出特定频率及衰减波形的射频信号，对病灶进行定位。还可以发出脉冲式的灯光和/或振动，便于医生在使用时根据视觉或触觉更加直观、快速的定位病灶。
25.如图5所示，一种无源笔形探针，两端分别设置有上述的射频信标7。
26.如图6所示，一种有源笔形探针，通过线缆6与上述术中标记物定位追踪装置电连接；有源探针包括外壳5和设置在外壳5头部内的微型射频信号发送/接收器4。
27.术中标记物定位追踪方法，步骤如下：病人在正式的切除手术前，标记物（射频信标）已经被植入到病人病灶组织中或周边。手术时，病人躺在手术床上，之后医生或者护士将追踪装置移动到病人病灶周围，让追踪装置的弧形轨道的圆心大概处于病人病灶附近体表的位置。之后控制系统控制追踪装置围绕病灶附近的体表转动，追踪装置检测标记物（射频信标）实时位置并发送给控制系统的同时，摄像头也在拍摄体表器官（例如乳房）的影像并传送至控制系统。此后，摄像头拍摄到了整个病灶附近体表器官360度的影像，通过结构光成像原理，从而得到了病灶体表器官的三维结构模型。在此过程中，病灶内部/周边的标记物（射频信标）的实时位置也被检测并记录下来。之后，控制系统通过图像融合方法，将标记物空间位置与体表器官的三维结构融合，之后控制系统将上述融合画面显示在显示器上。此时，医生将非常直观的在显示器上看到标记物（射频信标）在体表器官上的相对投影位置，之后选择合适的手术切口位置、角度、深度等。从而快速准确的切除病灶。
28.此外，在切开体表后，也可以继续通过上述过程得到标记物（射频信标）与当前光学视野里组织的位置关系。或者在切开体表后，手持笔形探针探测标记物（射频信标）位置。当使用有源笔形探针时，随着探针指向标记物（射频信标）的方向越来越准确，设备发出的声音的声调逐渐升高，同时，也可以控制标记物（射频信标）让其发出闪光和/或振动，从而让医生确定标记物的方向和位置。当使用无源笔形探针时，追踪装置上的射频信号发送/接收器阵列可以探测到无源笔形探针中的两个射频信标的位置，之后计算出无源笔形探针相对于病灶内标内/周边标记物的位置，此后，根据无源笔形探针空间位置生成的虚拟探针图
像与病灶标记物影像相融合，一起呈现在显示器上，从而让医生直观的看到探针与病灶标记物的相对位置关系。进而保证快速准确切除病灶的同时，尽可能的保留良性的组织，同时减少了手术过程中的伤口创面大小。