[發明專利]一種基于5G的云端一體化高強度聚焦超聲遠程手術機器人治療系統裝置及方法

在審

• 申請號: 202011155364.9
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112657074A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 郭力
• 申請（專利權）人: 郭力
• 主分類號: A61N7/02
• 分類號: A61N7/02;A61B34/10;A61B34/20;A61B34/30;G16H40/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于5G的云端一體化高強度聚焦超聲遠程手術機器人治療系統裝置及方法。

2.其特征在于：本發明利用5G大帶寬、低時延、高可靠、SA網絡切片及MEC邊緣云的能力，結合云計算技術，采用云邊端一體化架構，將控制端遷移上云成為中央控制平臺，通過5G網絡代替傳統線纜與治療端（高強度聚焦超聲手術機器人）實現通訊連接，從而實現控制端與治療端、醫生和患者的空間分離。

3.醫生可在任何地方，用云桌面訪問云端中央控制平臺，通過5G網絡，控制線下高強度聚焦超聲手術機器人，開展與傳統高強度聚焦超聲手術無差別的遠程手術。

4.中央控制平臺（控制端）包括圖像處理模塊、治療計劃模塊、云桌面模塊、視頻語音交互模塊。

5.高強度聚焦超聲手術機器人（治療端）包括磁導航裝置（5）、5G網絡通訊模塊、B超圖像采集裝置（2）、治療床（4）、內嵌超聲探頭的環陣聚焦換能器（1）、高強度聚焦超聲換能器功率驅動裝置（6）、7軸協作機器人裝置（3）、水處理裝置（7）、視頻語音采集裝置。

6.所述中央控制平臺（控制端）是部署在云端的云服務器，其計算、存儲等能力可彈性無限擴容，中央控制平臺可同時與線下多臺高強度聚焦超聲手術機器人（治療端）的各裝置之間采用5G通訊進行信息交互。

7.所述圖像處理模塊是將患者術前機載超聲定位/MR/CT/PET等圖像進行3D重建處理，確定病灶與周圍結構組織及磁性標記物的毗鄰關系及具體坐標數值，然后進行多模態圖像配準，最終形成融合圖像。

8.所述治療計劃模塊是根據配準后的融合3D影像及坐標參數，按5mm*5mm*5mm一個體積元對病灶治療區域進行劃分，對劃分好的體積元進行位置編碼，形成編好順序的體積元陣列。

9.其中包括按時間軸劃分病灶治療單元、確定治療路徑、換能器焦點運動軌跡、換能器位姿、發射超聲波的功率、節奏、回數、介質水溫度等。

10.治療計劃制定完成后根據經驗參數進行病灶輻照虛擬仿真，并對病灶輻照過程包括熱量投放總劑量、耗時、NPV、能效因子等做治療前精確估算，在醫生確認后，中央控制臺按治療計劃驅動高強度聚焦超聲手術機器人完成手術治療過程。

11.治療中及治療后，根據超聲聲阻抗參數、彈性成像參數、超聲造影參數、能效因子、機載超聲/MR/CT/PET等圖像做出治療效果影像學評價。

12.所述云桌面模塊是將高強度聚焦超聲手術機器人主機所包含的CPU、內存、硬盤等組件全部在云端的服務器中虛擬出來，每臺線下高強度聚焦超聲手術機器人對應一個虛擬主機。

13.醫生在瘦客戶機及平板等智能終端上安裝客戶端后通過5G網絡訪問云端服務器上的虛擬機主機來實現交互式操作。

14.所述視頻語音交互模塊就是對通過5G網絡上傳到中央控制平臺的經過編碼的數字信號進行解碼處理并顯示，數字信號包括在醫療手術過程中治療室全景視頻、遠程醫生與患者、遠程醫生與治療端醫生、護士溝通視頻、心電監護畫面進行全方位數據采集的多組圖像采集設備、語音設備等。

15.磁導航裝置（5）安裝于治療床（4）床面，與B超圖像采集裝置（2）、治療床（4）、內嵌超聲探頭的環陣聚焦換能器（1）、高強度聚焦超聲換能器功率驅動裝置（6）、7軸機械臂裝置（3）位于同一坐標系，通過傳感器獲取各裝置及患者磁性標記物的空間位置信息，并實時傳輸給云端控制平臺治療計劃模塊。