[发明专利]一种用于医学影像引导手术的触觉导航系统

权利要求书

1.一种用于医学影像引导手术的触觉导航系统，其特征在于包括：触觉数据采集模块(1)，深度学习训练模块(2)，手术预测模块(3)，手术分类模块(4)触觉可视化模块(5)以及视触融合模块(6)。

2.根据权利要求1所述，所述的触觉数据采集模块(1)，其特点在于：包括六自由度(6DOF)力学传感器模块，手术器械模块和定制化连接器模块，其中：

所述的六自由度力学传感器，能够实时记录手术过程中手术器械操作(如：穿刺、提拉、撕扯等影像引导手术操作)中的力及力矩特征；

所述的手术器械模块，即为真实手术过程中的手术器械(如：穿刺针，介入导管，腔镜等影像引导手术器械)；

所述的定制化连接器(Connector)，即为通过定制设计实现的力学传感器与真实手术器械的连接，作为优选，通过3D打印技术打印的定制化连接器。

3.根据权利要求书1所述，所述的深度学习训练模块，是指通过深度神经网络学习处理所获得的触觉大数据，从而用于手术过程中的触觉导航，其主要包括手术触觉数据预测模块及手术触觉数据分类两个模块。

4.根据权利要求1和权利要求3，所述的手术预测模块，是指通过递归神经网络(RNN)中的预测算法，通过训练实验获取的触觉数据，获得手术过程中的力学曲线预测模型，并用于实时的手术触觉导航过程。包括：术前训练和术中导航两个部分，其中：

所述的术前训练模块包括：数据扩充，长短期神经网络深度学习，循环预测；

所述的术中触觉导航模块包括实时数据导入，激活函数参数预测、手术操作预测。

5.根据权利要求1和权利要求3，所述的手术分类模块，包括：术前训练和术中导航两个模块，其中：

所述的术前训练模块是指：术前通过六自由度力学传感器，采集人体不同组织器官的触觉模型，经过深度学习训练后，提供不同器官、不同深度、同种器官不同层结构的触觉分类模型库。

所述的术中导航模块是指：在真实手术过程中，通过深度学习后获得的触觉分类模型库，提供术中组织器官错误操作的触觉预警、器官间以及多层结构器官内部的触觉导航；

所述的手术分类模块中的深度学习算法，包括：深度卷积神经网络(CNN)，递归神经网络(RNN)以及深度残差神经网络(ReNet)。

6.根据权利要求1所述，触觉可视化模块，其特点在于包括：在术中实时触觉反馈显示模块，术前预测触觉模型显示模块，多层组织结构显示模块，错误操作预警模块，其中：

所述的实时触觉反馈显示模块是指：在医学影像引导手术过程中，影像显示器上实时显示手术操作的触觉反馈数据曲线；

所述的术前预测触觉模型显示模块是指：在医学影像引导手术过程中，根据深度学习预测模块判断，影像显示器实时显示的深度学习预测后的触觉数据曲线；

所述的多层组织结构显示模块是指：在医学影像引导手术过程中，根据深度学习分类模块判断，影像显示器实时显示多层组织刺破或割裂(如：皮肤、脂肪、肌肉每一层刺破后的显示)；

所述的错误操作预警模块是指：在医学影像引导手术过程中，根据深度学习分类模块判断，影像显示器实时显示刺破或割裂非目标组织器官预警。

7.根据权利要求1所述，视触融合模块，其特点在于：将触觉导航可视化模块，与现有的医学影像引导手术可视化界面的叠加，包括：CT/MRI/X-ray/超声导航影像界面的触觉导航界面叠加。