[發明專利]基于5G技術的遠程手術導航云桌面系統

有效

• 申請號: 202010781489.6
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111887990B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 劉芳德;江鑫楠;劉悅
• 申請（專利權）人: 杭州湖西云百生科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 北京竹辰知識產權代理事務所(普通合伙) 11706
• 代理人: 陳龍

1.一種基于5G技術的遠程手術導航系統，其特征在于，包括：

影像設備，所述影像設備與手術導航系統云端建立連接后，采集生成的影像將通過5G醫療物聯網系統傳輸到手術導航系統云端；

光學定位設備，所述光學定位設備包括光學定位攝像機和光學定位標記物兩部分，光學定位設備部署在手術室，不同幾何結構的光學定位標記物附著手術導航工具上，光學定位設備實時追蹤檢測附著特殊光學標記物的手術導航工具的位姿，并將檢測結果實時通過5G醫療物聯網系統傳輸到手術導航系統云端；

手術機器人，手術機器人操控手術導航工具的角度和位置替代手工操作，手術機器人部署在手術室，通過5G醫療物聯網系統與手術導航系統云端建立連接和數據交互；

5G醫療物聯網系統，5G醫療物聯網系統接收影像設備傳出的數據后，將數據分成數據的元信息和實際的影像部分，數據的元信息通過5G的命令通道進行傳輸，實際的影像部分通過5G的數據通道進行傳輸；

手術導航系統云端，手術導航系統云端運行于多臺高性能GPU服務器之上，每臺GPU服務器配置有支持CUDA并行加速的顯卡，GPU處理復雜醫學影像的云桌面，將手術計算、可視化渲染以及視頻編全部交由GPU完成，并利用CUDA，OpenGL與NVENCODE共享數據資源；

云端調度平臺，所述云端調度平臺包括物理網IOT管理器、影像數據存儲器、消入消息隊列以及寫入數據庫，用于對系統中的數據資源進行調度和處理；

手術導航云桌面，手術導航云桌面提供虛擬的系統桌面與手術導航服務，用戶通過瀏覽器接入到手術導航云端桌面參與手術；其中

所述手術導航系統云端還包括：

光學追蹤子系統，光學追蹤子系統處理光學定位設備傳輸的數據，通過光學標記物的特殊幾何形狀識別不同用途的手術導航工具，設定的校準方法校準工具位姿，輸出與手術導航工具物理位姿數據誤差小于0.1mm的位姿數據；

手術配準子系統，手術配準子系統將云端的手術部位影像空間和手術室中手術部位物理空間統一，使手術導航界面子系統中顯示的手術導航工具相對手術部位影像的位姿與現實中手術導航工具相對手術部位的位姿一致；

手術配準子系統先通過采集的3個配準點的空間坐標推導出初始的配準矩陣，然后通過采集一系列的配準點空間坐標，不斷訓練推導出精度更高的配準矩陣，使云端的手術部位影像空間和手術室中手術部位物理空間精度約0.1mm；

手術影像渲染子系統，手術影像渲染子系統以超聲影像設備、磁共振成像設備、X射線計算機斷層掃描成像設備、或X射線成像設備成像效果渲染醫學影像，同時以接近真實感的方式渲染虛擬的手術導航工具影像以及手術實施場景；

手術影像仿真子系統，手術影像仿真子系統通過幾何圖像虛擬手術導航工具影像，該手術導航工具影像位姿會實時跟隨光學追蹤子系統處理的位姿變化；

手術數據管理子系統，手術數據管理子系統連接手術導航界面子系統、手術配準子系統、手術影像渲染子系統、手術影像仿真子系統、光學追蹤子系統、手術操作日志子系統和手術情況評估子系統；

手術數據管理子系統接收并記錄手術導航界面子系統或者光學追蹤子系統數據后，將數據發送到手術配準子系統、手術影像渲染子系統、手術影像仿真子系統，手術配準子系統、手術影像渲染子系統、手術影像仿真子系統在接受到消息后，更新相關的醫學影像，同時手術數據管理子系統會將數據翻譯成手術機器人所需的輸入信息，以及將記錄信息發送給手術情況評估子系統以便分析手術的效果；

手術操作日志子系統，手術操作日志子系統對手術導航過程中關鍵操作實時記錄并保存至后臺數據庫；

手術情況評估子系統，手術情況評估子系統從手術數據管理子系統獲取手術方案數據，并與醫生在手術室中的操作數據比較，實時計算手術關鍵指標數據，分析醫生手術操作療效。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：

依據云手術導航系統的導航提示將手術導航工具裝配到手術機器人的機械臂上，操控機械臂精準定位實施手術；

機械臂上手術導航工具位姿信息通過5G醫療物聯網系統傳到手術數據管理系，手術數據管理系統觸發云端調度平臺使手術影像仿真系統對手術導航工具進行實時位姿虛擬仿真，使手術影像渲染系統實時渲染手術部位的醫學影像，同時機械臂傳感器依據接收的手術規劃數據控制機械臂位姿。