[發明專利]一種電磁定位的超聲穿刺導航系統

無效

• 申請號: 201210499929.4
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103027712A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 鄭音飛;陸海同
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B19/00
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，涉及一種超聲穿刺導航系統，尤其涉及一種電磁定位的超聲穿刺導航系統。

背景技術

超聲穿刺導航作為介入性超聲的重要組成部分，是超聲輔助治療的重要手段。傳統的超聲穿刺導航主要是采用導向裝置法，該技術比較成熟，但依舊存在穿刺針的方向與聲束夾角偏小，穿刺針與掃查平面不平行，容易造成對針尖位置的錯誤判斷，部分容積效應也常造成監視和引導失誤，對病灶位置的判斷很大程度上依靠臨床醫生的經驗等缺點，容易引起穿刺誤差，造成創傷和并發癥。

發明內容

本發明針對現有技術中容易誤穿刺、造成創傷和并發癥等缺陷，運用電磁定位技術，結合超聲穿刺導航，目的是提供一種電磁定位的超聲穿刺導航系統，實現精度高、操作方便、可以實現任意角度的準確定位的解決方案。

為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決：

一種電磁定位的超聲穿刺導航系統，包括超聲影像設備、穿刺定位系統和導航軟件子系統，超聲影像設備和穿刺定位系統通過導航軟件子系統相連，穿刺定位系統為電磁穿刺定位系統。利用電磁穿刺定位系統，精度高、操作方便，可以實現任意角度的準確定位。超聲技術和電磁定位導航技術都屬于安全無輻射技術，只需把發射器移至靠近穿刺位置即可，無需固定導向裝置，操作簡單、靈活、方便、無輻射。

作為優選，電磁穿刺定位系統包括磁場發射器、探頭接收器和穿刺針接收器，磁場發射器通過與探頭接收器和穿刺針接收器收發信息，從而跟蹤和采集探頭和穿刺針的位置信息。穿刺時可以實時顯示穿刺針的路徑，并且在任意角度清楚觀察到針尖所處的位置，提高穿刺的準確性。而且可以進行術前手術計劃，鑒別穿刺路徑中的血管結構，減少出血并發癥的發生，提高安全性。在穿刺過程中，可以改變穿刺針或探頭的方向、角度，保證最佳穿刺平面與最佳成像平面的一致性。

作為優選，導航軟件子系統包括ARM處理器和FPGA芯片，FPGA芯片分別與ARM處理器、電磁穿刺定位系統和超聲影像設備相連，ARM處理器通過總線控制部件互連和數據傳輸。ARM處理器為一種微處理器，FPGA芯片為現場可編程門陣列芯片，主要由可編程輸入輸出單元、基本可編程邏輯單元、完整的時鐘管理、嵌入塊式RAM、豐富的布線資源、內嵌的底層功能單元和內嵌專用硬件模塊等七部分組成。本發明采用的是一個ARM+FPGA雙核架構，ARM處理器主要負責系統的實時控制，如按鍵響應、字符界面的顯示、應用軟件的選擇等，而FPGA芯片主要負責超聲圖像信息的采集和處理、探頭控制、各種信息的合成顯示，一幅完整的超聲圖像是由ARM處理器輸出的字符顯示控制界面與FPGA芯片處理得到的超聲圖像組成的。ARM處理器將參數信息以控制字表的形式通過系統總線發送給FPGA芯片，該FPGA芯片根據控制表進行超聲圖像處理操作。

作為優選，FPGA芯片包括探頭控制模塊、超聲處理模塊和圖像合成模塊，圖像合成模塊分別與探頭控制模塊和超聲處理模塊相連。

作為優選，探頭控制模塊與電磁穿刺定位系統相連，控制電磁穿刺定位系統對探頭和穿刺針的位置信息進行跟蹤和采集，將采集的信息傳輸至ARM處理器進行校準和后處理。

作為優選，超聲處理模塊通過圖像合成模塊與超聲影像設備相連，將經過校準和后處理的信息傳輸至超聲影像設備進行可視化顯示。用戶圖形接口界面顯示的是一個融合圖像信息，要同時顯示超聲圖像信息與字符界面信息，而超聲圖像信息又由兩部分構成，一部分為掃描直接獲得的圖像信息，另一部分為電磁穿刺定位系統得到的穿刺針、探頭位置信息。ARM處理器通過FPGA芯片來實現字符界面信息和圖像信息的轉換，即FPGA芯片既接收掃描直接獲得的圖像信息，又對超聲圖像與導航位置信息進行綜合處理，最終將二者的信息疊加來驅動一個液晶顯示器，ARM通過數據總線、控制總線、地址總線與FPGA芯片進行數據交互。

作為優選，ARM處理器與探頭接收器之間通過通用I/O端口相連。

作為優選，通用I/O端口有四個。ARM處理器通過四個通用I/O端口與探頭接收器相連，利用定時讀取接口線電平信息進行探頭狀態查詢；無探頭接入時，四個通用I/O端口電平均為高；有探頭接入時，讀取的四位口線信息即為該探頭的識別碼；另外，當有探頭接入時FPGA芯片還要根據ARM處理器傳遞過來的參數表向探頭發送電源功率信息。

作為優選，超聲影像設備為液晶顯示器。