CN113288346B - 一种用于治疗肝癌的定位切除装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于治疗肝癌的定位切除装置，与现有技术比较，本发明还包括自动对患者肝组织癌细胞待切割区域的具体位置进行识别的识别模块、基于所述识别模块进一步生成所述患者的手术开口位置并经医生检查确认后投影至患者相应区域的开口生成模块、基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成所述待切割区域的不少于一层的厚度相同的手术切割层的切割预测模块、通过显示屏实时追踪手术切割过程并对所述患者的待切割区域进行相应切割层对应的切割范围的标记显示进一步提高手术精准度的显示辅助模块和根据手术情况自动调节手术刀的有效工作长度的调节模块。本发明对手术过程进行定位辅助，有效手术效率和精准度。

Description

一种用于治疗肝癌的定位切除装置

技术领域

本发明涉及一种治疗肝癌的医疗技术领域，尤其涉及一种用于治疗肝癌的定位切除装置。

背景技术

原发性肝癌是常见的恶性肿瘤之一，仅次于肺癌。由于血清甲胎蛋白的临床应用和各种影像学技术的进步，特别是AFP和超声显像用于肝癌高危人群的监测，使肝癌能够在无症状和体征的亚临床期作出诊断，加之外科手术技术的成熟，以及各种局部治疗等非手术治疗方法的发展，使肝癌的预后较过去有了明显提高。

本实验团队长期针对医疗技术手段和肝癌治疗手术进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如US08489177B2、US09302122B2、CN107569780B和WO2010008536A1。如现有技术的一种癌症治疗室基准标记系统及其使用方法，包括基于基准记号-基准检测器的治疗室位置确定/定位系统及其使用方法。通常地，一组基准记号检测器检测从位于治疗室中的一个或多个物体上的一组基准记号发出的和/或反射的光子，并且由此确定的距离和/或计算的角度用来确定在治疗室中的多个对象或元件的相对位置。绘制的对象的位置用于：(1)成像诸如X射线，正电子发射断层摄影和/或质子束成像和/或(2)束瞄准和治疗，例如基于质子的癌症治疗。由于使用基准标记系统来动态地确定治疗室中的物体的相对位置，因此去除治疗束线等中心点的工程和/或数学约束。

为了解决本领域普遍存在肝癌手术辅助装置的定位精准度差、辅助装置的辅助效果不明显、现有技术的定位切除装置任需要大量人为确定判断以造成手术耗时长等等问题，作出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种用于治疗肝癌的定位切除装置。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

可选的，一种用于治疗肝癌的定位切除装置，包括设置于手术床上端的机体和对患者胸前进行固定的固定机构，所述定位切除系统包括自动对患者肝组织癌细胞待切割区域的具体位置进行识别的识别模块、基于所述识别模块进一步生成所述患者的手术开口位置并经医生检查确认后投影至患者相应区域的开口生成模块、基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成所述待切割区域的不少于一层的厚度相同的手术切割层的切割预测模块、通过显示屏实时追踪手术切割过程并对所述患者的待切割区域进行相应切割层对应的切割范围的标记显示进一步提高手术精准度的显示辅助模块和根据手术情况自动调节手术刀的有效工作长度的调节模块。

可选的，所述识别模块通过获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性病变的待切割区域。

可选的，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元和对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并基于所述识别模块所获得的所述患者的所述待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元。

可选的，所述显示辅助模块包括对所述患者手术口处进行图像信息获取的摄像单元、基于所述摄像单元进一步识别所述摄像单元获得的图像信息内对应的患者待切割位置区域并基于所述切割预测模块对所述图像信息进行切割层的待切割范围的边缘进行标记的拟合单元和将所述拟合单元进行切割范围边缘标记的图片投射至所述显示装置进而为手术医生进行精准辅助的显示单元。

可选的，所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器和将每个所述光投射器分别安装于所述机体的壳板上具有电控驱动相应转动方向的万向移动座，其中所述光投射器的投射颜色包括不同颜色的工作色和完成色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，所述万向移动座由控制装置分别控制驱动其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置。

可选的，所述调节模块包括可活动套设于手术刀的刀柄且用于在肝组织切割手术中与肝组织进行抵接以在肝组织和癌治疗切割手术之间建立稳定的切入深度和工作环境的限位帽、设置于所述限位帽上的至少一个出液孔、设置于所述限位帽上的至少一个进气孔、与所述出液孔连接的引流管、与所述进气孔连接的空气通管和驱动所述限位帽在所述刀柄的位移滑动进一步调节所述手术刀刀头在所述肝组织切割手术中的深入深度的伸缩机构。

本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述定位切除系统的控制方法和数据处理程序，所述定位切除系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述定位切除系统的控制方法和数据处理的步骤。

本发明所取得的有益效果是：

1.通过对患者的待切割区域进行识别并生成患者躯干与所述待切割区域的相对位置信息，提高待切割区域定位的准确性和对患者所述待切割区域的识别效率。

2.通过对患者躯体进行手术开口的投射，有效减少医护人员的手术开口识别和标记工作的时间。

3.通过三维重建和二维坐标点重现的配合有效提高所述患者躯干与其待切割区域的精准识别。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的定位切除系统的模块化示意图。

图2为本发明的识别模块的流程示意图。

图3为本发明的处理单元的流程示意图。

图4为本发明的拟合单元的流程示意图。

图5为本发明的定位切除系统的实验示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

本实施例构造了一种对患者的肝脏待切割区域进行识别进一步生成所述患者的肿瘤切除计划的定位切除系统；

一种用于治疗肝癌的定位切除装置，包括设置于手术床上端的机体和对患者胸前进行固定的固定机构，所述定位切除系统包括自动对患者肝组织癌细胞待切割区域的具体位置进行识别的识别模块、基于所述识别模块进一步生成所述患者的手术开口位置并经医生检查确认后投影至患者相应区域的开口生成模块、基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成所述待切割区域的不少于一层的厚度相同的手术切割层的切割预测模块、通过显示屏实时追踪手术切割过程并对所述患者的待切割区域进行相应切割层对应的切割范围的标记显示进一步提高手术精准度的显示辅助模块和根据手术情况自动调节手术刀的有效工作长度的调节模块，所述识别模块通过获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性病变的待切割区域，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元和对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并基于所述识别模块所获得的所述患者的所述待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元，所述显示辅助模块包括对所述患者手术口处进行图像信息获取的摄像单元、基于所述摄像单元进一步识别所述摄像单元获得的图像信息内对应的患者待切割位置区域并基于所述切割预测模块对所述图像信息进行切割层的待切割范围的边缘进行标记的拟合单元和将所述拟合单元进行切割范围边缘标记的图片投射至所述显示装置进而为手术医生进行精准辅助的显示单元，所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器和将每个所述光投射器分别安装于所述机体的壳板上具有电控驱动相应转动方向的万向移动座，其中所述光投射器的投射颜色包括不同颜色的工作色和完成色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，所述万向移动座由控制装置分别控制驱动其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置，所述调节模块包括可活动套设于手术刀的刀柄且用于在肝组织切割手术中与肝组织进行抵接以在肝组织和癌治疗切割手术之间建立稳定的切入深度和工作环境的限位帽、设置于所述限位帽上的至少一个出液孔、设置于所述限位帽上的至少一个进气孔、与所述出液孔连接的引流管、与所述进气孔连接的空气通管和驱动所述限位帽在所述刀柄的位移滑动进一步调节所述手术刀刀头在所述肝组织切割手术中的深入深度的伸缩机构，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述定位切除系统的控制方法和数据处理程序，所述定位切除系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述定位切除系统的控制方法和数据处理的步骤；

所述识别模块包括获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值的对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性肿瘤的待切割区域，所述识别模块包括识别方法：

S101：接收患者的胸部CT图像，并对肝脏的病变的待切割区域进行若干标记点的标记，

S102：将所述CT图转化成像灰色图，并对所述灰色图和CT图像进行相同的预设规格的平面坐标建立，

S103：根据训练库获得的预设灰色值差范围获得所述患者的人体边缘坐标进一步根据所述人体躯干边缘线上坐标点集合，其中所述人体躯干边缘线上坐标点集合为躯干点集合，

S104：获取所述标记点的灰度值并进一步对所述灰色图内与所述标记点所在位置的灰度级值相同的区域进行标记，获取肝脏的待切割范围；

S105：同时获取所述肝脏区域的待切割区域的边缘点坐标并作为肝脏点集合，并输入所述肝脏点集合的边缘坐标至预设程序生成所述待切割区域边缘形状的中心线以及所述中心线的坐标集合即所述中心点集合，且所述中心线作为在患者手术开口的位置，其中所述待切割区域的边缘坐标为即肝脏点集合；

S106：对所述中心点集合、躯干点集合和肝脏点集合进行坐标点重现，生成患者躯干形状、待切割区域和患者手术开口的相对位置关系模型；

所述机体包括固定于地面的医用支架和通过所述医用支架固定设置于手术床上方的壳板，所述壳板内部设置有与电源连通的电路结构，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元、投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元、对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并进一步基于所述识别模块所深层的所述患者肝脏病灶的待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步驱动所述投射单元进行相应的光线投射角度的处理单元；

其中所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器，其中所述光投射器的投射颜色包括其中一种颜色投射光线的对应的工作色和另外一种颜色投射光线的对应的完成色，所述工作色和完成色为不同颜色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，每个所述光投射器分别通过对应的万向移动座安装于所述壳板上，其中所述万向移动座为现有技术具有多关节的数控机械臂，所述万向移动座由控制装置控制其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置，所述获取单元包括设置于所述壳板上对患者躯干进行取像的摄像装置，所述处理单元还包括方法步骤：

S201：获取所述摄像装置拍摄的患者在所述手术床上的图片信息，对所述患者的图像进行预设关键点的提取进一步划分获得所述患者的躯干边缘线，

S202：提取所述相对位置关系模型进行对应比例缩放至所述躯干点集合对应的躯干形状图与所述关键点重叠即所述关键点与所述躯干形状图距离的离散值在预设范围内进而确定所述患者躯干与所述位置关系的躯干形状重叠，并将所述对应比例缩放的所述相对位置关系模型作为对比模型；

S203：进一步在所述对比模型获取对应显示切割手术的预设手术切口线并获得所述手术切口线的两个端末点和两个所述端末点之间的若干中间点作为手术点并分别在所述图片信息进行标记，

S204：将不同位置的所述手术点通过信息绑定对应分配至相应编号的所述万向移动座，将获得分配指令的所述万向移动座作为工作移动座，

S205：驱动所述工作移动座上固定的光投射器进行工作色对应颜色的光线投射；

S206：进行对应光投射器的位光线投射角度调节直至每个所述光投射器在所述患者躯干上的投射点与对应分配的手术点重合确定所述万向移动座完成调节工作；

S207：驱动完成调节工作的所述万向移动座对应的光投射器进行灯光颜色转换至所述完成色状态；

S208：待全部工作的所述光投射器的投射灯光转换成完成色状态时，医护人员基于投射的所述手术点的投射对患者皮肤进行相应手术切口的划线标记，以提高所述切割手术的精准度；

本发明通过对患者待切割区域的精准定位识别进一步获得所述患者手术切口并通过光线投射于患者相应组织表面以供医生进行精准的位置标记，以减少医护人员开口位置标记的判断时间和判断误差进而有效提高肝癌治疗切割手术的精准度。

实施例二：

本实施例构造了一种对患者待切割区域进行具体切割步骤生成的定位切除系统；

一种用于治疗肝癌的定位切除装置，包括设置于手术床上端的机体和对患者胸前进行固定的固定机构，所述定位切除系统包括自动对患者肝组织癌细胞待切割区域的具体位置进行识别的识别模块、基于所述识别模块进一步生成所述患者的手术开口位置并经医生检查确认后投影至患者相应区域的开口生成模块、基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成所述待切割区域的不少于一层的厚度相同的手术切割层的切割预测模块、通过显示屏实时追踪手术切割过程并对所述患者的待切割区域进行相应切割层对应的切割范围的标记显示进一步提高手术精准度的显示辅助模块和根据手术情况自动调节手术刀的有效工作长度的调节模块，所述识别模块通过获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性病变的待切割区域，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元和对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并基于所述识别模块所获得的所述患者的所述待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元，所述显示辅助模块包括对所述患者手术口处进行图像信息获取的摄像单元、基于所述摄像单元进一步识别所述摄像单元获得的图像信息内对应的患者待切割位置区域并基于所述切割预测模块对所述图像信息进行切割层的待切割范围的边缘进行标记的拟合单元和将所述拟合单元进行切割范围边缘标记的图片投射至所述显示装置进而为手术医生进行精准辅助的显示单元，所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器和将每个所述光投射器分别安装于所述机体的壳板上具有电控驱动相应转动方向的万向移动座，其中所述光投射器的投射颜色包括不同颜色的工作色和完成色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，所述万向移动座由控制装置分别控制驱动其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置，所述调节模块包括可活动套设于手术刀的刀柄且用于在肝组织切割手术中与肝组织进行抵接以在肝组织和癌治疗切割手术之间建立稳定的切入深度和工作环境的限位帽、设置于所述限位帽上的至少一个出液孔、设置于所述限位帽上的至少一个进气孔、与所述出液孔连接的引流管、与所述进气孔连接的空气通管和驱动所述限位帽在所述刀柄的位移滑动进一步调节所述手术刀刀头在所述肝组织切割手术中的深入深度的伸缩机构，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述定位切除系统的控制方法和数据处理程序，所述定位切除系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述定位切除系统的控制方法和数据处理的步骤；

所述识别模块包括获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值的对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性肿瘤的待切割区域，所述识别模块包括识别方法：

S101：接收患者的胸部CT图像，并对肝脏的病变的待切割区域进行若干标记点的标记，

S102：将所述CT图转化成像灰色图，并对所述灰色图和CT图像进行相同的预设规格的平面坐标建立，

S103：根据训练库获得的预设灰色值差范围获得所述患者的人体边缘坐标进一步根据所述人体躯干边缘线上坐标点集合，其中所述人体躯干边缘线上坐标点集合为躯干点集合，

S104：获取所述标记点的灰度值并进一步对所述灰色图内与所述标记点所在位置的灰度级值相同的区域进行标记，获取肝脏的待切割范围，

S105：同时获取所述肝脏区域的待切割区域的边缘点坐标并作为肝脏点集合，并输入所述肝脏点集合的边缘坐标至预设程序生成所述待切割区域边缘形状的中心线以及所述中心线的坐标集合即所述中心点集合，且所述中心线作为在患者手术开口的位置，其中所述待切割区域的边缘坐标为即肝脏点集合；

S106：对所述中心点集合、躯干点集合和肝脏点集合进行坐标点重现，生成患者躯干形状、待切割区域和患者手术开口的相对位置关系模型；

所述机体包括固定于地面的医用支架和通过所述医用支架固定设置于手术床上方的壳板，所述壳板内部设置有与电源连通的电路结构，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元、投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元、对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并进一步基于所述识别模块所深层的所述患者肝脏病灶的待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步驱动所述投射单元进行相应的光线投射角度的处理单元；

其中所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器，其中所述光投射器的投射颜色包括其中一种颜色投射光线的对应的工作色和另外一种颜色投射光线的对应的完成色，所述工作色和完成色为不同颜色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，每个所述光投射器分别通过对应的万向移动座安装于所述壳板上，其中所述万向移动座为现有技术具有多关节的数控机械臂，所述万向移动座由控制装置控制其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置，所述获取单元包括设置于所述壳板上对患者躯干进行取像的摄像装置，所述处理单元还包括方法步骤：

S201：获取所述摄像装置拍摄的患者在所述手术床上的图片信息，对所述患者的图像进行预设关键点的提取进一步划分获得所述患者的躯干边缘线，

S202：提取所述相对位置关系模型进行对应比例缩放至所述躯干点集合对应的躯干形状图与所述关键点重叠即所述关键点与所述躯干形状图距离的离散值在预设范围内进而确定所述患者躯干与所述位置关系的躯干形状重叠，并将所述对应比例缩放的所述相对位置关系模型作为对比模型，

S203：进一步在所述对比模型获取对应显示切割手术的预设手术切口线并获得所述手术切口线的两个端末点和两个所述端末点之间的若干中间点作为手术点并分别在所述图片信息进行标记，

S204：将不同位置的所述手术点通过信息绑定对应分配至相应编号的所述万向移动座，将获得分配指令的所述万向移动座作为工作移动座，

S205：驱动所述工作移动座上固定的光投射器进行工作色对应颜色的光线投射，

S206：进行对应光投射器的位光线投射角度调节直至每个所述光投射器在所述患者躯干上的投射点与对应分配的手术点重合确定所述万向移动座完成调节工作，

S207：驱动完成调节工作的所述万向移动座对应的光投射器进行灯光颜色转换至所述完成色状态，

S208：待全部工作的所述光投射器的投射灯光转换成完成色状态时，医护人员基于投射的所述手术点的投射对患者皮肤进行相应手术切口的划线标记，以提高所述切割手术的精准度；

本发明通过对患者待切割区域的精准定位识别进一步获得所述患者手术切口并通过光线投射于患者相应组织表面以供医生进行精准的位置标记，以减少医护人员开口位置标记的判断时间和判断误差进而有效提高肝癌治疗切割手术的精准度；

所述切割预测模块基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成不少于一层的厚度相同的手术切割层的，所述切割预测模块包括方法步骤如下：

S301:对患者的多层肝部二维CT图像序列进行分割，分别提取患者肝脏的待切割区域内各组织的相对应的分割序列，

S302:采用移动立方体算法从与所述肝脏相对应的分割序列中提取等值面经过平滑处理获得所述患者的待切割组织的三维图像，

S303:根据与每个所述待切割组织的分割序列对所述肝部CT图像的数据信息利用建模软件进行三维重建，

S304:对三维重建的所述待切割组织进行预定规格的空间坐标集建立，

S305:根据所述肝脏的待切割区域的厚度进行多个相同厚度的单元切割层的切割层划分，并对所述单元切割层进行编号且根据所述肝脏接近开口的位置至人体内部对应的所述单元切割层依次表示为第一切割层、第二切割层…第n切割层，

S306:对每个所述单元切割层进行切割范围划分，获取相应切割层的对应的三维立体结构，并对所述切割层的切割截面进行投影获得所述切割层的二维面，进一步获取对应所述切割层的二维面的闭合边缘线对应的坐标点集合的边缘坐标集，

S307：将所述单元切割层的所述边缘坐标集与对应的所述单元切割层编号进行数据模型建立，进一步获得患者手术中待切割区域对应划分的切割层以及每个所述切割层对应的切割范围；

本发明的切割预测模块通过对肝癌患者的病变待切割区域进行若干相同厚度的切割层划分进一步根据对相应切割层的病变组织的分布信息获得相应切割层的切割范围，进一步有效提高肝脏切除手术的精准度，其中，所述建模软件可以根据实际需求选择SoftImage、Maya或3Dmax等等，在此不做限制；

所述显示辅助模块包括对所述患者手术口处进行图像信息获取的摄像单元、基于所述摄像单元进一步识别所述摄像单元获得的图像信息内对应的患者待切割位置区域并基于所述切割预测模块对所述图像信息进行切割层的待切割范围的标记的拟合单元和将所述拟合单元进行切割范围标记的图片投射至显示装置进而为手术医生进行精准辅助的显示单元，所述摄像单元为通过相应固定座固定安装于所述壳板上的摄像机，所述摄像机实时跟踪切割手术中手术器官的图片信息并发送至所述拟合单元，所述显示装置为进行图像显示的移动设备，所述移动设备与所述摄像机通过电气连接进而实时接收所述摄像机拍摄的图像信息，所述拟合单元为由本领域技术人员预先安装于所述移动设备内的相关图片处理程序，其中所述拟合单元包括方法：

S401：接收所述图片信息，并进一步识别所述手术切口区域的肝脏组织图像，

S402：提取所述第一切割层的三维立体结构进一步对所述图片信息中的肝脏组织图像进行匹配拟合获得所述图片信息中第一切割层的位置信息，

S403：对所述图片信息中的对应位置的所述第一切割层的边缘闭合线进行标记获得具有相应切割范围标记信息的标记图片，

S404：将所述标记图片显示至所述显示装置为医生提切割位置辅助识别，

S405：实时追踪切割手术过程，在相应切割层完成切割手术后进行后一切割层的位置匹配识别进一步获得后一切割层的标记图片并通过所述显示装置进行显示直至完成所有所述切割层的切割手术；

本发明通过对患者进行病变的待切割区域进行预先手术切割层的划分后进一步通过显示装置对手术过程中的患者的待手术器官的病变区域进行定位，辅助医生快速定位相应靶点进而确定手术切割点，同时根据切割手术的过程跟踪实时进行相应切割层的显示，简化了手术的难度，与现有技术相比，提高切割手术位置的精准度，能够辅助医生通更方便、快捷的找到参考靶点或病灶的位置并有效缩短手术时间。

实施例三：

本实施例构造了一种根据预设手术几乎进一步调整患者手术刀对应的刀头的有效工作区的定位识别系统；

一种用于治疗肝癌的定位切除装置，包括设置于手术床上端的机体和对患者胸前进行固定的固定机构，所述定位切除系统包括自动对患者肝组织癌细胞待切割区域的具体位置进行识别的识别模块、基于所述识别模块进一步生成所述患者的手术开口位置并经医生检查确认后投影至患者相应区域的开口生成模块、基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成所述待切割区域的不少于一层的厚度相同的手术切割层的切割预测模块、通过显示屏实时追踪手术切割过程并对所述患者的待切割区域进行相应切割层对应的切割范围的标记显示进一步提高手术精准度的显示辅助模块和根据手术情况自动调节手术刀的有效工作长度的调节模块，所述识别模块通过获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性病变的待切割区域，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元和对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并基于所述识别模块所获得的所述患者的所述待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元，所述显示辅助模块包括对所述患者手术口处进行图像信息获取的摄像单元、基于所述摄像单元进一步识别所述摄像单元获得的图像信息内对应的患者待切割位置区域并基于所述切割预测模块对所述图像信息进行切割层的待切割范围的边缘进行标记的拟合单元和将所述拟合单元进行切割范围边缘标记的图片投射至所述显示装置进而为手术医生进行精准辅助的显示单元，所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器和将每个所述光投射器分别安装于所述机体的壳板上具有电控驱动相应转动方向的万向移动座，其中所述光投射器的投射颜色包括不同颜色的工作色和完成色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，所述万向移动座由控制装置分别控制驱动其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置，所述调节模块包括可活动套设于手术刀的刀柄且用于在肝组织切割手术中与肝组织进行抵接以在肝组织和癌治疗切割手术之间建立稳定的切入深度和工作环境的限位帽、设置于所述限位帽上的至少一个出液孔、设置于所述限位帽上的至少一个进气孔、与所述出液孔连接的引流管、与所述进气孔连接的空气通管和驱动所述限位帽在所述刀柄的位移滑动进一步调节所述手术刀刀头在所述肝组织切割手术中的深入深度的伸缩机构，本发明又一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括所述定位切除系统的控制方法和数据处理程序，所述定位切除系统控制方法和数据处理程序被处理器执行时，实现所述定位切除系统的控制方法和数据处理的步骤；

所述识别模块包括获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值的对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性肿瘤的待切割区域，所述识别模块包括识别方法：

S101：接收患者的胸部CT图像，并对肝脏的病变的待切割区域进行若干标记点的标记，

S102：将所述CT图转化成像灰色图，并对所述灰色图和CT图像进行相同的预设规格的平面坐标建立，

S103：根据训练库获得的预设灰色值差范围获得所述患者的人体边缘坐标进一步根据所述人体躯干边缘线上坐标点集合，其中所述人体躯干边缘线上坐标点集合为躯干点集合，

S104：获取所述标记点的灰度值并进一步对所述灰色图内与所述标记点所在位置的灰度级值相同的区域进行标记，获取肝脏的待切割范围，

S105：同时获取所述肝脏区域的待切割区域的边缘点坐标并作为肝脏点集合，并输入所述肝脏点集合的边缘坐标至预设程序生成所述待切割区域边缘形状的中心线以及所述中心线的坐标集合即所述中心点集合，且所述中心线作为在患者手术开口的位置，其中所述待切割区域的边缘坐标为即肝脏点集合，

S106：对所述中心点集合、躯干点集合和肝脏点集合进行坐标点重现，生成患者躯干形状、待切割区域和患者手术开口的相对位置关系模型；

所述机体包括固定于地面的医用支架和通过所述医用支架固定设置于手术床上方的壳板，所述壳板内部设置有与电源连通的电路结构，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元、投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元、对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并进一步基于所述识别模块所深层的所述患者肝脏病灶的待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步驱动所述投射单元进行相应的光线投射角度的处理单元；

其中所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器，其中所述光投射器的投射颜色包括其中一种颜色投射光线的对应的工作色和另外一种颜色投射光线的对应的完成色，所述工作色和完成色为不同颜色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，每个所述光投射器分别通过对应的万向移动座安装于所述壳板上，其中所述万向移动座为现有技术具有多关节的数控机械臂，所述万向移动座由控制装置控制其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置，所述获取单元包括设置于所述壳板上对患者躯干进行取像的摄像装置，所述处理单元还包括方法步骤：

S201：获取所述摄像装置拍摄的患者在所述手术床上的图片信息，对所述患者的图像进行预设关键点的提取进一步划分获得所述患者的躯干边缘线，

S202：提取所述相对位置关系模型进行对应比例缩放至所述躯干点集合对应的躯干形状图与所述关键点重叠即所述关键点与所述躯干形状图距离的离散值在预设范围内进而确定所述患者躯干与所述位置关系的躯干形状重叠，并将所述对应比例缩放的所述相对位置关系模型作为对比模型，

S203：进一步在所述对比模型获取对应显示切割手术的预设手术切口线并获得所述手术切口线的两个端末点和两个所述端末点之间的若干中间点作为手术点并分别在所述图片信息进行标记，

S204：将不同位置的所述手术点通过信息绑定对应分配至相应编号的所述万向移动座，将获得分配指令的所述万向移动座作为工作移动座，

S205：驱动所述工作移动座上固定的光投射器进行工作色对应颜色的光线投射，

S206：进行对应光投射器的位光线投射角度调节直至每个所述光投射器在所述患者躯干上的投射点与对应分配的手术点重合确定所述万向移动座完成调节工作，

S207：驱动完成调节工作的所述万向移动座对应的光投射器进行灯光颜色转换至所述完成色状态，

S208：待全部工作的所述光投射器的投射灯光转换成完成色状态时，医护人员基于投射的所述手术点的投射对患者皮肤进行相应手术切口的划线标记，以提高所述切割手术的精准度；

本发明通过对患者待切割区域的精准定位识别进一步获得所述患者手术切口并通过光线投射于患者相应组织表面以供医生进行精准的位置标记，以减少医护人员开口位置标记的判断时间和判断误差进而有效提高肝癌治疗切割手术的精准度；

所述切割预测模块基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成不少于一层的厚度相同的手术切割层的，所述切割预测模块包括方法步骤如下：

S301:对患者的多层肝部二维CT图像序列进行分割，分别提取患者肝脏的待切割区域内各组织的相对应的分割序列，

S302:采用移动立方体算法从与所述肝脏相对应的分割序列中提取等值面经过平滑处理获得所述患者的待切割组织的三维图像，

S303:根据与每个所述待切割组织的分割序列对所述肝部CT图像的数据信息利用建模软件进行三维重建，

S304:对三维重建的所述待切割组织进行预定规格的空间坐标集建立，

S305:根据所述肝脏的待切割区域的厚度进行多个相同厚度的单元切割层的切割层划分，并对所述单元切割层进行编号且根据所述肝脏接近开口的位置至人体内部对应的所述单元切割层依次表示为第一切割层、第二切割层…第n切割层，

S306:对每个所述单元切割层进行切割范围划分，获取相应切割层的对应的三维立体结构，并对所述切割层的切割截面进行投影获得所述切割层的二维面，进一步获取对应所述切割层的二维面的闭合边缘线对应的坐标点集合的边缘坐标集，

S307：将所述单元切割层的所述边缘坐标集与对应的所述单元切割层编号进行数据模型建立，进一步获得患者手术中待切割区域对应划分的切割层以及每个所述切割层对应的切割范围；

本发明的切割预测模块通过对肝癌患者的病变待切割区域进行若干相同厚度的切割层划分进一步根据对相应切割层的病变组织的分布信息获得相应切割层的切割范围，进一步有效提高肝脏切除手术的精准度，其中，所述建模软件可以根据实际需求选择SoftImage、Maya或3Dmax等等，在此不做限制；

所述显示辅助模块包括对所述患者手术口处进行图像信息获取的摄像单元、基于所述摄像单元进一步识别所述摄像单元获得的图像信息内对应的患者待切割位置区域并基于所述切割预测模块对所述图像信息进行切割层的待切割范围的标记的拟合单元和将所述拟合单元进行切割范围标记的图片投射至显示装置进而为手术医生进行精准辅助的显示单元，所述摄像单元为通过相应固定座固定安装于所述壳板上的摄像机，所述摄像机实时跟踪切割手术中手术器官的图片信息并发送至所述拟合单元，所述显示装置为进行图像显示的移动设备，所述移动设备与所述摄像机通过电气连接进而实时接收所述摄像机拍摄的图像信息，所述拟合单元为由本领域技术人员预先安装于所述移动设备内的相关图片处理程序，其中所述拟合单元包括方法：

S401：接收所述图片信息，并进一步识别所述手术切口区域的肝脏组织图像，

S402：提取所述第一切割层的三维立体结构进一步对所述图片信息中的肝脏组织图像进行匹配拟合获得所述图片信息中第一切割层的位置信息，

S403：对所述图片信息中的对应位置的所述第一切割层的边缘闭合线进行标记获得具有相应切割范围标记信息的标记图片，

S404：将所述标记图片显示至所述显示装置为医生提切割位置辅助识别，

S405：实时追踪切割手术过程，在相应切割层完成切割手术后进行后一切割层的位置匹配识别进一步获得后一切割层的标记图片并通过所述显示装置进行显示直至完成所有所述切割层的切割手术；

本发明通过对患者进行病变的待切割区域进行预先手术切割层的划分后进一步通过显示装置对手术过程中的患者的待手术器官的病变区域进行定位，辅助医生快速定位相应靶点进而确定手术切割点，同时根据切割手术的过程跟踪实时进行相应切割层的显示，简化了手术的难度，与现有技术相比，提高切割手术位置的精准度，能够辅助医生通更方便、快捷的找到参考靶点或病灶的位置并有效缩短手术时间；

所述手术刀包括刀柄和刀头，所述调节模块包括可活动套设于所述刀柄的限位帽、设置与所述限位帽上的至少一个出液孔、设置于所述限位帽上至少一个进气孔、与所述出液孔连接的引流管和与所述进气孔连接的空气通管，所述限位帽适用于在肝组织切割手术中与肝组织进行抵接以在肝组织和癌治疗切割手术之间建立稳定的切入深度和工作环境，所述刀柄边缘设置有沿所述刀柄的长度方向凸起的滑动轨道，所述限位帽为透明晶体结构，所述限位帽中部为通孔结构，所述通孔内壁设置有与滑动轨道配合设置的滑动凹槽，其中所述刀柄内部为空腔结构，其中所述刀柄内部中腔设置有活动棒、所述刀柄远离所述刀头的一端为刀柄的顶端，所述刀柄顶端设置有伸缩机构，所述伸缩机构与所述活动棒通过焊接、卡接和/或螺栓固定连接进一步驱动所述活动棒相对所述刀柄空腔进行位移，所述活动棒接近所述刀头一端设置有爪环件，所述爪环件包括在其圆心位置与所述活动棒其中一端末固定连接的环片和从所述环片边缘朝所述空腔结构外部上的滑动轨道延伸的勾形的若干弓条，且所述滑动轨道中部为与所述刀柄空腔内部连通的开口道，所述开口道沿所述刀柄长度方向平行设置且所述弓条的延伸端朝所述开口道内伸出并锁合固定于所述限位帽对应所述凹槽位置内，通过所述伸缩机构驱动活动棒进一步通过所述爪环件驱动所述限位帽位移至与刀头的相应距离所在位置，进一步通过所述限位帽与肝脏组织的抵接限制所述手术刀头的切割深入位置进一步精准控制相应切割层的切割工作；

所述伸缩机构为直线电机，所述直线电机通过电气连接与外接控制端并通过所述控制端的控制指令进行伸缩运动以更精准地控制所述伸缩机构的伸缩位移量进一步精准控制所述手术刀在切割手术中的有效深入长度，所述限位帽为至少由聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醚聚氨酯、聚四氟乙烯、尼龙、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、硅橡胶、聚酯、聚乳酸等等医用材料中的至少一种作为原料材料之一制取的透明硬性片状结构，且所述出液孔和进气孔两端分别贯穿所述限位帽，所述出液孔其中一端设置于所述限位帽与患者的接触端的一侧且所述出液孔的另一端与所述引流管连通，所述引流管上设置有驱动所述限位帽接触端的组织液从所述出液孔流出的负压驱动机构，所述负压驱动机构可以根据实际需求由本领域技术人员选择负压瓶、负压袋和/或医用抽吸机，所述引流管上设置有通过控制所述引流管的管路连通情况进一步控制所述负压驱动机构与所述出液孔连通的开关阀，所述进气孔其中一端设置于所述限位帽与患者的接触端的一侧且所述进气孔的另一端与所述空气通道连通，所述空气通道末端连接与空气过滤器连接，所述空气过滤器避免颗粒异物进入所述空气通道，在所述负压孔对所述限位帽的接触端的组织液进行抽吸避免医生视觉受影响时，通过所述进气孔有效使所述接触端内的空气或流体的相对压力与外界环境压力相等有效避免所述出液孔对肝脏组织产生负压吸附作用以影响切割手术过程；

本发明通过对肝癌治疗切割手术中患者的病变组织的待切割区域的进行识别建模，进一步分析获得所述患者的手术切线手术过程中对应待切割区域的切割层划分，并通过相应的投射装置对患者躯干表面进行切割线投射以及通过相应显示装置实时辅助显示切割层的切割区域，同时通过所述手术刀的切割深入度限制有效提高切割手术过程的精准度，同时为手术过程带来便捷辅助，有效减少手术时长。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种用于治疗肝癌的定位切除系统，包括设置于手术床上端的机体和对患者胸前进行固定的固定机构，其特征在于，所述定位切除系统包括自动对患者肝组织癌细胞待切割区域的具体位置进行识别的识别模块、基于所述识别模块进一步生成所述患者的手术开口位置并经医生检查确认后投影至患者相应区域的开口生成模块、基于所述识别模块所识别所述患者待切割区域的体积进一步生成所述待切割区域的不少于一层的厚度相同的手术切割层的切割预测模块、通过显示屏实时追踪手术切割过程并对所述患者的待切割区域进行相应切割层对应的切割范围的标记显示进一步提高手术精准度的显示辅助模块和根据手术情况自动调节手术刀的有效工作长度的调节模块；所述切割预测模块包括方法步骤如下：

S301:对患者的多层肝部二维CT图像序列进行分割，分别提取患者肝脏的待切割区域内各组织的相对应的分割序列；

S302:采用移动立方体算法从与所述肝脏相对应的分割序列中提取等值面经过平滑处理获得所述患者的待切割组织的三维图像；

S303:根据与每个待切割组织的分割序列对肝部二维CT图像的数据信息利用建模软件进行三维重建；

S304:对三维重建的所述待切割组织进行预定规格的空间坐标集建立；

S305:根据所述肝脏的待切割区域的厚度进行多个相同厚度的单元切割层的切割层划分，并对所述单元切割层进行编号且根据所述肝脏接近开口的位置至人体内部对应的所述单元切割层依次表示为第一切割层、第二切割层…第n切割层；

S306:对每个所述单元切割层进行切割范围划分，获取相应切割层的对应的三维立体结构，并对所述切割层的切割截面进行投影获得所述切割层的二维面，进一步获取对应所述切割层的二维面的闭合边缘线对应的坐标点集合的边缘坐标集；

S307：将所述单元切割层的所述边缘坐标集与对应的所述单元切割层编号进行数据模型建立，进一步获得患者手术中待切割区域对应划分的切割层以及每个所述切割层对应的切割范围。

2.如权利要求1所述的定位切除系统，其特征在于，所述识别模块通过获取所述患者的肝脏图像进行灰色度处理进一步基于灰色度值对应区分标记所述肝脏正常区域和恶性病变的待切割区域。

3.如权利要求2所述的定位切除系统，其特征在于，所述开口生成模块包括设置于所述机体上对手术床上患者的身体姿势进行获取的获取单元和对所述获取单元所获取的图片进一步分析处理获得所述患者在所述手术床上的躯干姿势图像并基于所述识别模块所获得的所述患者的所述待切割区的相对位置关系模型进行所述手术床上患者待切割区域的识别并进一步投射相应标记点至所述患者身体相应位置进行所述患者的手术切口智能识别的投射单元。

4.如权利要求3所述的定位切除系统，其特征在于，所述显示辅助模块包括对所述患者手术口处进行图像信息获取的摄像单元、基于所述摄像单元进一步识别所述摄像单元获得的图像信息内对应的患者待切割位置区域并基于所述切割预测模块对所述图像信息进行切割层的待切割范围的边缘进行标记的拟合单元和将拟合单元进行切割范围边缘标记的图片投射至显示装置进而为手术医生进行精准辅助的显示单元。

5.如权利要求4所述的定位切除系统，其特征在于，所述投射单元为至少两种不同颜色光线投射的至少三个光投射器和将每个所述光投射器分别安装于所述机体的壳板上具有电控驱动相应转动方向的万向移动座，其中所述光投射器的投射颜色包括不同颜色的工作色和完成色进一步用于区分所述光投射器的手术点投射情况，所述万向移动座由控制装置分别控制驱动其位置转向进一步调节所述光投射器的标记投射点的投射位置。

6.如权利要求5所述的定位切除系统，其特征在于，所述调节模块包括可活动套设于手术刀的刀柄且用于在肝组织切割手术中与肝组织进行抵接以在肝组织和癌治疗切割手术之间建立稳定的切入深度和工作环境的限位帽、设置于所述限位帽上的至少一个出液孔、设置于所述限位帽上的至少一个进气孔、与所述出液孔连接的引流管、与所述进气孔连接的空气通管和驱动所述限位帽在所述刀柄的位移滑动进一步调节手术刀的刀头在所述肝组织切割手术中的深入深度的伸缩机构。