专利名称：一种远程高强度聚焦超声治疗系统的制作方法
技术领域：
本发明属于医用超声领域，特别涉及到高强度聚焦超声治疗技术。
背景技术：
高强度聚焦超声治疗是一种非侵入性治疗技术。通过将高强度超声波聚焦到体内的靶组织，对肿瘤细胞进行瞬时灭活达到治疗目的。目前，众知的治疗系统是由计算机采集引导图像，控制运动机构和高强度聚焦超声换能器实现对所述的靶组织灭活操作。
肿瘤治疗是一种复杂的手术，需要多方面人员支持进行会诊和参与手术。现有的系统无法将图像和手术过程同步提供给会诊人员，主要依靠控制计算机的主治医师个人的判断进行手术。这类系统不仅限制了主治医师的信息获取的渠道，也容易使医生疲劳。采用远程医疗的技术手段进行高强度聚焦超声治疗无疑是一种有效的方法，但因网络通讯延时和中断问题，系统中引导图像的传送、运动控制以及聚焦超声发射的同步操作难以实现。其主要困难是常用的互联网允许1秒或更长时间的延时，而治疗过程中时间控制的分辨率要求小于0.1秒。
发明内容
为克服现有系统的不足，本发明提供一种允许多个医生工作站接入参与会诊的远程高强度聚焦超声治疗系统，该系统能为多个医生工作站同步提供引导图像，在主治医师许可情况下，提供远程医生进行手术的功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在系统中建立一个医学图像服务器和一个运动控制服务器，多个医生工作站可通过TCP/IP(Transfer Control Protocol，传输控制协议，Internet Protocol，互联网协议)协议连接到这两个服务器，通过身份认证获取操作权限，在权限允许的范围内访问服务器获取图像信息和操控系统进行手术。
采用TCP/IP协议进行通讯时，数据传输会有一定的延时和传输速率的变化，所述的医学图像服务器将动态的B超影像逐帧缓存到内存中，在工作站请求图像时将最新图像复制到通讯缓冲区进行传送，以保证图像数据的更新和数据的完整性。当服务器与医生工作站传送速度快于B超影像的更新速度时，服务器在收到医生工作站请求后，等待图像的更新，当更新完成再发送最新图像；当服务器与医生工作站传送速度慢于和等于B超影像的更新速度时，服务器在收到医生工作站请求后，立即发送最新图像。
运动控制服务器根据医生工作站的权限接受医生工作站的指令、并按指令控制高强度聚焦超声换能器和运动控制机构实现治疗操作。该服务器采用立即执行和程序模式进行操作。立即执行用于移动探头，不受延时影响，此情况下聚焦超声换能器不开启，网络的延时和中断不会产生不良治疗后果；程序模式用于同步开启高强度聚焦超声换能器和控制运动机构进行扫描，完成靶组织的灭活操作，此情况下聚焦超声换能器开启，网络的延时和中断会产生危险后果。为规避该危险，该服务器的程序模式要求医生工作站将一个治疗手术分为一系列紧凑的治疗小程序，服务器将这些小程序缓存到存储器中，并按时间顺序一条条指令顺序执行。即使工作站和服务器通讯有一定的延时，甚至短暂的中断，只要缓冲区中有小程序序列，服务器就能不间断地执行指定的手术方案。服务器在执行完缓冲区中所有的小程序后，系统会自动进入安全模式。服务器在执行治疗小程序时，一旦出现异常，不管工作站是否和服务器有连接或延时，该服务器都会自动进入安全模式。所述的安全模式是指关断高强度聚焦超声发射，移动运动装置进入一个安全区域。
由此，不管工作站和服务器之间是否有网络延时和发生中断，通过采用在存储器中缓存治疗小程序的方法，服务器都能够按顺序执行方式流畅地执行治疗程序和处理异常操作。同时，系统还提供本地优先的功能，当出现应急事件时，本地操作者可强制中断正在进行的治疗操作，以保证应急情况下病员的安全。
本发明的有益效果是，系统允许多个医生通过工作站连接到服务器参与会诊和手术。由于医生工作站和服务器采用TCP/IP协议连接，连接很容易建立。由于本地和远程的工作站具有对等的环境，可通过远程会诊和远程手术摆脱地域的限制，使病员得到更为完善的治疗。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是一种远程高强度聚焦超声治疗系统的结构示意图。
图2是运动控制服务器的程序流程图。
图3是医学影像服务器的程序流程图。
图4是另一种远程高强度聚焦超声治疗系统的结构示意图。
具体实施例方式
图1是依据本发明组建的一种远程高强度聚焦超声治疗系统的结构示意图。它由超声换能器运动控制装置高强度聚焦超声换能器101、X轴运动控制器102、Y轴运动控制器103、Z轴运动控制器104、α轴运动控制器105、β轴运动控制器106，运动控制服务器109、B超机107和医学影像服务器108构成。运动控制服务器109通过通讯总线RS-485和超声换能器运动控制装置相连，完成运动控制和高强度聚焦超声发射操作。B超机107的图像输出端口与医学影像服务器108相连，用于采集引导图像。医生工作站111、112、113以及护士工作站114通过TCP/IP网络110与运动控制服务器109、医学影像服务器108相连，实现系统状态的读取以及控制系统设备进行医疗手术的操作。
所述的运动控制服务器109通过TCP/IP网络110接收从医生工作站111、112、113和护士工作站114发出的指令，根据指令控制高强度超声换能器101输出指定能量的聚焦超声；控制X轴运动控制器102、Y轴运动控制器103、Z轴运动控制器104、α轴运动控制器105、β轴运动控制器106完成移动和转动操作，以实现治疗过程的能量输出和扫描。
所述的医学影像服务器108连接B超机，采集实时B超图像，并通过TCP/IP网络110接收从医生工作站111、112、113和护士工作站114发出的访问请求，将实时更新的图像发送给请求端。
图2是运动控制服务器的程序流程图。所述的操作流程包括工作站服务响应流程201和设备控制流程202。
工作站服务响应流程201从初始化流程203开始执行，当医生工作站发出一个服务请求时，服务器进入数据包接收流程204，接收医生工作站发出的操作请求，再进入指令判断流程205，判断接收到的数据包是否为控制指令，如果不是，进入服务器状态返回流程206，读取并返回服务器当前状态，并进入响应结束流程210，结束对工作站本次服务请求的响应操作；如果流程205检查到一个控制指令，则进入立即执行指令判断流程207，检查接收到的数据包是否为立即执行指令，如果不是，则为程序指令，进入指令缓存流程208，将该指令存入缓冲区，再进入响应结束流程210结束本次服务请求的响应操作；如果收到的是立即执行指令，进入立即执行标志设定流程209，设置立即执行标志，再进入响应结束流程210结束服务请求的响应操作。
设备控制流程202从初始化流程211开始执行，首先进入立即执行标志检查流程212，检查是否有流程209所设置的立即执行标志，如果有，则进入立即执行指令流程213，立即执行指定的操作指令，再返回到立即执行标志检查流程212，重新检查是否有新的立即执行指令；如果没有，则进入程序指令检查流程214，检查是否有程序指令，如果有程序指令，则进入程序指令执行流程216，执行缓存中存放的程序指令，再返回立即执行标志检查流程212；如果没有程序指令，则进入读取状态流程215，进行状态检测操作，然后返回到立即执行标志检查流程212。
图3是医学影像服务器的程序流程图。该流程图由图像采集流程301和图像通讯流程302构成。
图像采集流程图301从初始化流程303开始，首先进入图像采集流程304，采集一帧图像，采集完成后，进入图像存储流程305，将采集到的图像存入缓冲区，再进入图像更新标志流程306，设置图像数据已被更新的标志，然后进入通道更新请求检查流程307，检查是否有接入的通讯通道等待图像更新，如果有，进入图像传送流程308，启动图像传送操作，通知通讯模块发送图像，接着进入冻结请求检查流程309；如果没有需要更新的通道，直接进入冻结请求检查流程309。冻结请求检查流程309中，程序检查是否有工作站要求冻结图像？如果没有，直接返回到图像采集流程304；如果有，进入冻结流程310，冻结图像采集操作，然后进入等待图像解冻指令流程311，等待图像解冻指令，在收到解冻指令后，返回图像采集流程304。
图像通讯流程图302从初始化流程312开始，当工作站请求发送图像时，程序首先进入请求接收流程313，接收工作站发出的请求发送图像数据包，然后进入图像更新检查流程314，检查是否有流程306设置的图像更新标志，如果有，进入发送图像流程315，向工作站发送图像，发送完成，进入结束流程317，结束本次服务响应操作；如果没有图像更新标志，说明图像还未更新，则进入设置通道更新请求标志流程316，设置通道等待更新标志，再进入结束流程317，结束本次服务响应操作。流程316所设置的通道更新请求标志为通道更新请求检查流程307所使用。
图4是依据本发明组建的另一种远程高强度聚焦超声治疗系统的结构示意图。其实施方式与图1所述的实施方式的区别在于医学影像服务器109和运动控制服务器108由同一台计算机117实现，TCP/IP网络110由局域网115和互联网116构成。
权利要求
1.一种高强度聚焦超声治疗系统，它包括高强度聚焦超声换能器、X轴运动控制器、Y轴运动控制器、Z轴运动控制器、α轴运动控制器、β轴运动控制器、B超机和控制计算机网络，其特征在于控制计算机网络由运动控制服务器(109)、医学影像服务器(108)、医生工作站(111、112、113)以及护士工作站(114)通过TCP/IP网络(110)连接组成，医生工作站和护士工作站通过向服务器发送指令来控制服务器操作；运动服务器还采用通讯总线连接高强度聚焦超声换能器(101)、X轴运动控制器(102)、Y轴运动控制器(103)、Z轴运动控制器(104)、α轴运动控制器(105)、β轴运动控制器(106)控制各个控制器动作；医学影像服务器(108)还和B超机(107)连接，采集实时B超图像。
2.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声治疗系统，其特征在于运动控制服务器(109)采用通讯总线连接高强度聚焦超声换能器(101)，控制其按指定功率和指定时间发射高强度聚焦超声波；运动控制服务器(109)还采用通讯总线连接X轴运动控制器(102)、Y轴运动控制器(103)、Z轴运动控制器(104)、α轴运动控制器(105)、β轴运动控制器(106)，控制运动机构按指定速度和加速度运动到指定位置。
3.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声治疗系统，其特征在于运动控制服务器(109)通过TCP/IP网络(110)建立与医生工作站(111、112、113)以及护士工作站(114)的连接，由医生工作站将手术方案分割成一系列治疗小程序发送给运动服务器(109)，运动控制服务器(109)自动完成治疗小程序的缓存和顺序执行操作，并在操作异常时停止高强度超声发射。
4.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声治疗系统，其特征在于医学影像服务器(108)和B超机(107)的图像输出端相连，将B超实时图像数字化，并按时间顺序将图像缓存到存储器中。
5.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声治疗系统，其特征在于医学影像服务器(108)还通过TCP/IP网络(110)连接医生工作站(111、112、113)以及护士工作站(114)，接收医生工作站和护士工作站的图像操作请求，并按照网络连接的速度，将实时更新的图像发送给医生工作站(111、112、113)以及护士工作站(114)。
全文摘要
一种远程高强度聚焦超声治疗系统。它由超声换能器运动控制装置、运动控制服务器(109)、B超机(107)、医学影像服务器(108)、医生工作站(111、112、113)及护士工作站(114)构成。医生工作站及护士工作站通过TCP/IP网络(110)与运动控制服务器、医学影像服务器相连，通过向服务器发送指令的方式实现状态读取和控制手术过程。医学影像服务器连接B超机，将B超图像数字化后发送给医生工作站。运动控制服务器连接超声换能器运动控制装置，按照医生工作站发出的指令控制超声换能器的运动和超声发射。该系统允许多个医生工作站使用TCP/IP网络连接到系统中实现远程会诊和远程手术。
文档编号A61N7/02GK1730126SQ20051008630
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月26日 优先权日2005年8月26日
发明者胡秉谊, 吕维迪, 艾江山, 唐颖军, 薛恩 申请人:沈阳长江源科技有限公司, 北京交通大学