專利名稱：一種遠(yuǎn)程高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用超聲領(lǐng)域，特別涉及到高強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度聚焦超聲治療是一種非侵入性治療技術(shù)。通過將高強(qiáng)度超聲波聚焦到體內(nèi)的靶組織，對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行瞬時(shí)滅活達(dá)到治療目的。目前，眾知的治療系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)采集引導(dǎo)圖像，控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和高強(qiáng)度聚焦超聲換能器實(shí)現(xiàn)對(duì)所述的靶組織滅活操作。
腫瘤治療是一種復(fù)雜的手術(shù)，需要多方面人員支持進(jìn)行會(huì)診和參與手術(shù)。現(xiàn)有的系統(tǒng)無法將圖像和手術(shù)過程同步提供給會(huì)診人員，主要依靠控制計(jì)算機(jī)的主治醫(yī)師個(gè)人的判斷進(jìn)行手術(shù)。這類系統(tǒng)不僅限制了主治醫(yī)師的信息獲取的渠道，也容易使醫(yī)生疲勞。采用遠(yuǎn)程醫(yī)療的技術(shù)手段進(jìn)行高強(qiáng)度聚焦超聲治療無疑是一種有效的方法，但因網(wǎng)絡(luò)通訊延時(shí)和中斷問題，系統(tǒng)中引導(dǎo)圖像的傳送、運(yùn)動(dòng)控制以及聚焦超聲發(fā)射的同步操作難以實(shí)現(xiàn)。其主要困難是常用的互聯(lián)網(wǎng)允許1秒或更長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，而治療過程中時(shí)間控制的分辨率要求小于0.1秒。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提供一種允許多個(gè)醫(yī)生工作站接入?yún)⑴c會(huì)診的遠(yuǎn)程高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，該系統(tǒng)能為多個(gè)醫(yī)生工作站同步提供引導(dǎo)圖像，在主治醫(yī)師許可情況下，提供遠(yuǎn)程醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)的功能。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在系統(tǒng)中建立一個(gè)醫(yī)學(xué)圖像服務(wù)器和一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器，多個(gè)醫(yī)生工作站可通過TCP/IP(Transfer Control Protocol，傳輸控制協(xié)議，Internet Protocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)協(xié)議連接到這兩個(gè)服務(wù)器，通過身份認(rèn)證獲取操作權(quán)限，在權(quán)限允許的范圍內(nèi)訪問服務(wù)器獲取圖像信息和操控系統(tǒng)進(jìn)行手術(shù)。
采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸會(huì)有一定的延時(shí)和傳輸速率的變化，所述的醫(yī)學(xué)圖像服務(wù)器將動(dòng)態(tài)的B超影像逐幀緩存到內(nèi)存中，在工作站請(qǐng)求圖像時(shí)將最新圖像復(fù)制到通訊緩沖區(qū)進(jìn)行傳送，以保證圖像數(shù)據(jù)的更新和數(shù)據(jù)的完整性。當(dāng)服務(wù)器與醫(yī)生工作站傳送速度快于B超影像的更新速度時(shí)，服務(wù)器在收到醫(yī)生工作站請(qǐng)求后，等待圖像的更新，當(dāng)更新完成再發(fā)送最新圖像；當(dāng)服務(wù)器與醫(yī)生工作站傳送速度慢于和等于B超影像的更新速度時(shí)，服務(wù)器在收到醫(yī)生工作站請(qǐng)求后，立即發(fā)送最新圖像。
運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器根據(jù)醫(yī)生工作站的權(quán)限接受醫(yī)生工作站的指令、并按指令控制高強(qiáng)度聚焦超聲換能器和運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)治療操作。該服務(wù)器采用立即執(zhí)行和程序模式進(jìn)行操作。立即執(zhí)行用于移動(dòng)探頭，不受延時(shí)影響，此情況下聚焦超聲換能器不開啟，網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)和中斷不會(huì)產(chǎn)生不良治療后果；程序模式用于同步開啟高強(qiáng)度聚焦超聲換能器和控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行掃描，完成靶組織的滅活操作，此情況下聚焦超聲換能器開啟，網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)和中斷會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)后果。為規(guī)避該危險(xiǎn)，該服務(wù)器的程序模式要求醫(yī)生工作站將一個(gè)治療手術(shù)分為一系列緊湊的治療小程序，服務(wù)器將這些小程序緩存到存儲(chǔ)器中，并按時(shí)間順序一條條指令順序執(zhí)行。即使工作站和服務(wù)器通訊有一定的延時(shí)，甚至短暫的中斷，只要緩沖區(qū)中有小程序序列，服務(wù)器就能不間斷地執(zhí)行指定的手術(shù)方案。服務(wù)器在執(zhí)行完緩沖區(qū)中所有的小程序后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入安全模式。服務(wù)器在執(zhí)行治療小程序時(shí)，一旦出現(xiàn)異常，不管工作站是否和服務(wù)器有連接或延時(shí)，該服務(wù)器都會(huì)自動(dòng)進(jìn)入安全模式。所述的安全模式是指關(guān)斷高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)射，移動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)入一個(gè)安全區(qū)域。
由此，不管工作站和服務(wù)器之間是否有網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和發(fā)生中斷，通過采用在存儲(chǔ)器中緩存治療小程序的方法，服務(wù)器都能夠按順序執(zhí)行方式流暢地執(zhí)行治療程序和處理異常操作。同時(shí)，系統(tǒng)還提供本地優(yōu)先的功能，當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)急事件時(shí)，本地操作者可強(qiáng)制中斷正在進(jìn)行的治療操作，以保證應(yīng)急情況下病員的安全。
本發(fā)明的有益效果是，系統(tǒng)允許多個(gè)醫(yī)生通過工作站連接到服務(wù)器參與會(huì)診和手術(shù)。由于醫(yī)生工作站和服務(wù)器采用TCP/IP協(xié)議連接，連接很容易建立。由于本地和遠(yuǎn)程的工作站具有對(duì)等的環(huán)境，可通過遠(yuǎn)程會(huì)診和遠(yuǎn)程手術(shù)擺脫地域的限制，使病員得到更為完善的治療。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1是一種遠(yuǎn)程高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器的程序流程圖。
圖3是醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器的程序流程圖。
圖4是另一種遠(yuǎn)程高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是依據(jù)本發(fā)明組建的一種遠(yuǎn)程高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。它由超聲換能器運(yùn)動(dòng)控制裝置高強(qiáng)度聚焦超聲換能器101、X軸運(yùn)動(dòng)控制器102、Y軸運(yùn)動(dòng)控制器103、Z軸運(yùn)動(dòng)控制器104、α軸運(yùn)動(dòng)控制器105、β軸運(yùn)動(dòng)控制器106，運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器109、B超機(jī)107和醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器108構(gòu)成。運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器109通過通訊總線RS-485和超聲換能器運(yùn)動(dòng)控制裝置相連，完成運(yùn)動(dòng)控制和高強(qiáng)度聚焦超聲發(fā)射操作。B超機(jī)107的圖像輸出端口與醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器108相連，用于采集引導(dǎo)圖像。醫(yī)生工作站111、112、113以及護(hù)士工作站114通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)110與運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器109、醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器108相連，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的讀取以及控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)的操作。
所述的運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器109通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)110接收從醫(yī)生工作站111、112、113和護(hù)士工作站114發(fā)出的指令，根據(jù)指令控制高強(qiáng)度超聲換能器101輸出指定能量的聚焦超聲；控制X軸運(yùn)動(dòng)控制器102、Y軸運(yùn)動(dòng)控制器103、Z軸運(yùn)動(dòng)控制器104、α軸運(yùn)動(dòng)控制器105、β軸運(yùn)動(dòng)控制器106完成移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)操作，以實(shí)現(xiàn)治療過程的能量輸出和掃描。
所述的醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器108連接B超機(jī)，采集實(shí)時(shí)B超圖像，并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)110接收從醫(yī)生工作站111、112、113和護(hù)士工作站114發(fā)出的訪問請(qǐng)求，將實(shí)時(shí)更新的圖像發(fā)送給請(qǐng)求端。
圖2是運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器的程序流程圖。所述的操作流程包括工作站服務(wù)響應(yīng)流程201和設(shè)備控制流程202。
工作站服務(wù)響應(yīng)流程201從初始化流程203開始執(zhí)行，當(dāng)醫(yī)生工作站發(fā)出一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器進(jìn)入數(shù)據(jù)包接收流程204，接收醫(yī)生工作站發(fā)出的操作請(qǐng)求，再進(jìn)入指令判斷流程205，判斷接收到的數(shù)據(jù)包是否為控制指令，如果不是，進(jìn)入服務(wù)器狀態(tài)返回流程206，讀取并返回服務(wù)器當(dāng)前狀態(tài)，并進(jìn)入響應(yīng)結(jié)束流程210，結(jié)束對(duì)工作站本次服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)操作；如果流程205檢查到一個(gè)控制指令，則進(jìn)入立即執(zhí)行指令判斷流程207，檢查接收到的數(shù)據(jù)包是否為立即執(zhí)行指令，如果不是，則為程序指令，進(jìn)入指令緩存流程208，將該指令存入緩沖區(qū)，再進(jìn)入響應(yīng)結(jié)束流程210結(jié)束本次服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)操作；如果收到的是立即執(zhí)行指令，進(jìn)入立即執(zhí)行標(biāo)志設(shè)定流程209，設(shè)置立即執(zhí)行標(biāo)志，再進(jìn)入響應(yīng)結(jié)束流程210結(jié)束服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)操作。
設(shè)備控制流程202從初始化流程211開始執(zhí)行，首先進(jìn)入立即執(zhí)行標(biāo)志檢查流程212，檢查是否有流程209所設(shè)置的立即執(zhí)行標(biāo)志，如果有，則進(jìn)入立即執(zhí)行指令流程213，立即執(zhí)行指定的操作指令，再返回到立即執(zhí)行標(biāo)志檢查流程212，重新檢查是否有新的立即執(zhí)行指令；如果沒有，則進(jìn)入程序指令檢查流程214，檢查是否有程序指令，如果有程序指令，則進(jìn)入程序指令執(zhí)行流程216，執(zhí)行緩存中存放的程序指令，再返回立即執(zhí)行標(biāo)志檢查流程212；如果沒有程序指令，則進(jìn)入讀取狀態(tài)流程215，進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)操作，然后返回到立即執(zhí)行標(biāo)志檢查流程212。
圖3是醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器的程序流程圖。該流程圖由圖像采集流程301和圖像通訊流程302構(gòu)成。
圖像采集流程圖301從初始化流程303開始，首先進(jìn)入圖像采集流程304，采集一幀圖像，采集完成后，進(jìn)入圖像存儲(chǔ)流程305，將采集到的圖像存入緩沖區(qū)，再進(jìn)入圖像更新標(biāo)志流程306，設(shè)置圖像數(shù)據(jù)已被更新的標(biāo)志，然后進(jìn)入通道更新請(qǐng)求檢查流程307，檢查是否有接入的通訊通道等待圖像更新，如果有，進(jìn)入圖像傳送流程308，啟動(dòng)圖像傳送操作，通知通訊模塊發(fā)送圖像，接著進(jìn)入凍結(jié)請(qǐng)求檢查流程309；如果沒有需要更新的通道，直接進(jìn)入凍結(jié)請(qǐng)求檢查流程309。凍結(jié)請(qǐng)求檢查流程309中，程序檢查是否有工作站要求凍結(jié)圖像？如果沒有，直接返回到圖像采集流程304；如果有，進(jìn)入凍結(jié)流程310，凍結(jié)圖像采集操作，然后進(jìn)入等待圖像解凍指令流程311，等待圖像解凍指令，在收到解凍指令后，返回圖像采集流程304。
圖像通訊流程圖302從初始化流程312開始，當(dāng)工作站請(qǐng)求發(fā)送圖像時(shí)，程序首先進(jìn)入請(qǐng)求接收流程313，接收工作站發(fā)出的請(qǐng)求發(fā)送圖像數(shù)據(jù)包，然后進(jìn)入圖像更新檢查流程314，檢查是否有流程306設(shè)置的圖像更新標(biāo)志，如果有，進(jìn)入發(fā)送圖像流程315，向工作站發(fā)送圖像，發(fā)送完成，進(jìn)入結(jié)束流程317，結(jié)束本次服務(wù)響應(yīng)操作；如果沒有圖像更新標(biāo)志，說明圖像還未更新，則進(jìn)入設(shè)置通道更新請(qǐng)求標(biāo)志流程316，設(shè)置通道等待更新標(biāo)志，再進(jìn)入結(jié)束流程317，結(jié)束本次服務(wù)響應(yīng)操作。流程316所設(shè)置的通道更新請(qǐng)求標(biāo)志為通道更新請(qǐng)求檢查流程307所使用。
圖4是依據(jù)本發(fā)明組建的另一種遠(yuǎn)程高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其實(shí)施方式與圖1所述的實(shí)施方式的區(qū)別在于醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器109和運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器108由同一臺(tái)計(jì)算機(jī)117實(shí)現(xiàn)，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)110由局域網(wǎng)115和互聯(lián)網(wǎng)116構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，它包括高強(qiáng)度聚焦超聲換能器、X軸運(yùn)動(dòng)控制器、Y軸運(yùn)動(dòng)控制器、Z軸運(yùn)動(dòng)控制器、α軸運(yùn)動(dòng)控制器、β軸運(yùn)動(dòng)控制器、B超機(jī)和控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器(109)、醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器(108)、醫(yī)生工作站(111、112、113)以及護(hù)士工作站(114)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)(110)連接組成，醫(yī)生工作站和護(hù)士工作站通過向服務(wù)器發(fā)送指令來控制服務(wù)器操作；運(yùn)動(dòng)服務(wù)器還采用通訊總線連接高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(101)、X軸運(yùn)動(dòng)控制器(102)、Y軸運(yùn)動(dòng)控制器(103)、Z軸運(yùn)動(dòng)控制器(104)、α軸運(yùn)動(dòng)控制器(105)、β軸運(yùn)動(dòng)控制器(106)控制各個(gè)控制器動(dòng)作；醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器(108)還和B超機(jī)(107)連接，采集實(shí)時(shí)B超圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，其特征在于運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器(109)采用通訊總線連接高強(qiáng)度聚焦超聲換能器(101)，控制其按指定功率和指定時(shí)間發(fā)射高強(qiáng)度聚焦超聲波；運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器(109)還采用通訊總線連接X軸運(yùn)動(dòng)控制器(102)、Y軸運(yùn)動(dòng)控制器(103)、Z軸運(yùn)動(dòng)控制器(104)、α軸運(yùn)動(dòng)控制器(105)、β軸運(yùn)動(dòng)控制器(106)，控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按指定速度和加速度運(yùn)動(dòng)到指定位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，其特征在于運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器(109)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)(110)建立與醫(yī)生工作站(111、112、113)以及護(hù)士工作站(114)的連接，由醫(yī)生工作站將手術(shù)方案分割成一系列治療小程序發(fā)送給運(yùn)動(dòng)服務(wù)器(109)，運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器(109)自動(dòng)完成治療小程序的緩存和順序執(zhí)行操作，并在操作異常時(shí)停止高強(qiáng)度超聲發(fā)射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，其特征在于醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器(108)和B超機(jī)(107)的圖像輸出端相連，將B超實(shí)時(shí)圖像數(shù)字化，并按時(shí)間順序?qū)D像緩存到存儲(chǔ)器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，其特征在于醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器(108)還通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)(110)連接醫(yī)生工作站(111、112、113)以及護(hù)士工作站(114)，接收醫(yī)生工作站和護(hù)士工作站的圖像操作請(qǐng)求，并按照網(wǎng)絡(luò)連接的速度，將實(shí)時(shí)更新的圖像發(fā)送給醫(yī)生工作站(111、112、113)以及護(hù)士工作站(114)。
全文摘要
一種遠(yuǎn)程高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)。它由超聲換能器運(yùn)動(dòng)控制裝置、運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器(109)、B超機(jī)(107)、醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器(108)、醫(yī)生工作站(111、112、113)及護(hù)士工作站(114)構(gòu)成。醫(yī)生工作站及護(hù)士工作站通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)(110)與運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器、醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器相連，通過向服務(wù)器發(fā)送指令的方式實(shí)現(xiàn)狀態(tài)讀取和控制手術(shù)過程。醫(yī)學(xué)影像服務(wù)器連接B超機(jī)，將B超圖像數(shù)字化后發(fā)送給醫(yī)生工作站。運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)器連接超聲換能器運(yùn)動(dòng)控制裝置，按照醫(yī)生工作站發(fā)出的指令控制超聲換能器的運(yùn)動(dòng)和超聲發(fā)射。該系統(tǒng)允許多個(gè)醫(yī)生工作站使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接到系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診和遠(yuǎn)程手術(shù)。
文檔編號(hào)A61N7/02GK1730126SQ20051008630
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者胡秉誼, 呂維迪, 艾江山, 唐穎軍, 薛恩 申請(qǐng)人:沈陽長(zhǎng)江源科技有限公司, 北京交通大學(xué)