超声融合CT/MR穿刺消融机器人

需求的背景和应用场景

在临床医学中，对肝部病变的精准诊断与治疗是至关重要的。然而，传统的二维超声图像在显示复杂肝部病变时可能存在局限性，导致病灶定位不准确或难以辨识。同时，CT和MRI虽然能提供高分辨率的三维图像，但因其设备庞大、操作复杂且存在辐射问题，并不适合在术中实时使用。因此，为了结合超声的便携性、实时动态特性与CT/MRI的高分辨率成像优势，本技术需求提出开发一种超声融合CT/MR穿刺消融机器人系统。该系统旨在通过软硬件集成，实现CT/MR影像学图像与B超图像的融合，从而准确显示、扫查、定位和规划肝部病变部位的手术方案。此技术将广泛应用于肝腹部实体器官的穿刺或消融手术中，提高手术的精准度和安全性，为患者带来更好的治疗效果。

要解决的关键技术问题

1. 图像融合技术：采用内定标方法，实现实时超声图像与三维CT/MRI容积图像的精准融合对位，确保图像间的空间一致性。
2. 图像处理算法：开发高效的图像加载、显示、交互、分割、配准融合及标记算法，以实现对病灶的清晰显示和准确定位。
3. 手术规划系统：在二维截面图像或三维图像上，设计直观易用的手术路径规划工具，支持医生进行精准的手术规划。
4. 快速注册技术：设计手术工具与标定工具，实现超声探头标记点配准时间小于10秒，提高手术效率。
5. 导航算法设计：开发精确的导航算法，实现导航实时显示量化数据，确保平均穿刺误差在超声融合导航下不超过3mm，仅CT导航下不超过1mm。
6. 机械臂控制系统：设计机械臂标定、运动控制功能，实现实时位置显示及运动轨迹跟踪，确保手术操作的精确性和稳定性。
7. 用户界面与病例管理：提供友好的用户界面设计，以及完善的用户管理、病例管理功能，支持手术报告的管理、记录、查询、修改和导出。

效果要求

该技术需求的实现将带来以下效益和竞争优势：

• 提高手术精准度：通过图像融合技术，实现病灶的准确定位和精准穿刺或消融导航，降低手术风险。
• 增强手术效率：快速的图像注册和导航算法设计，缩短手术时间，提高医生工作效率。
• 优化患者体验：结合超声的便携性和实时性，减少患者手术过程中的不适和辐射暴露。
• 创新技术应用：融合多种医学影像技术，形成独特的技术优势，提升医院和医生的竞争力。
• 全面数据管理：完善的病例管理和手术报告功能，为科研和临床教学提供宝贵数据支持。