一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置及方法与流程

1.本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置及方法。


背景技术：

2.脑胶质瘤没有明确的组织学边界，且与周围正常脑组织分界不清。此外，肿瘤边缘部分的侵袭状态的胶质瘤细胞为了使肿瘤细胞更容易实现迁徙及转移，形态与周围正常的胶质增生细胞相似，即便是在显微镜下都难以区分，如果不能完全切除，则会使复发的可能性大幅升高。相比于人体的其他组织器官，中枢神经系统控制着人体各个功能，即使是很小体积的脑组织也具有不可替代的作用，过度的切除手术也有可能导致不必要的身体功能障碍，降低患者的生存质量。此外，即使是其他相对边界较清晰的肿瘤，也存在周围脑组织浸润的情况，所以准确判断肿瘤边界。另外，脑组织内存在较多的穿支血管，它们会参与肿瘤的生长，所以肿瘤的周边及瘤内有大量异常走行的血管，这些血管埋于组织内，手术过程中不容易观察，切除过程中一旦损伤将会造成脑出血引发危险，而为了止血而夹闭血管也会引起相应区域的脑组织的缺血梗死，造成不可逆的脑损伤。因此，研究利用计算机技术为医生剥离处理判断肿瘤边界提供参考和依据，从而提高医生判断肿瘤边界准确性，进一步提高剥离处理效率和成功率，具有重要的意义。
3.然而，现有技术中在利用剥离子进行肿瘤剥离时，一般通过医生肉眼观察和处理经验进行决策和剥离，存在肿瘤边界判断不准确，从而导致肿瘤切割不彻底，甚至损伤组织、血管，引发不可逆损伤的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置及方法，用以解决现有技术中在利用剥离子进行肿瘤剥离时，一般通过医生肉眼观察和处理经验进行决策和剥离，存在肿瘤边界判断不准确，从而导致肿瘤切割不彻底，甚至损伤组织、血管，引发不可逆损伤的技术问题。通过将剥离子与成像模块、决策模块通信连接，从而利用成像模块对剥离子头端预设范围的组织、血管、肿瘤等情况进行实时探测和成像显示，利用决策模块中的生物传感器对剥离子所处部位两侧乳酸含量的智能化实时监测，达到了为医生识别肿瘤边界提供参考，从而提高医生剥离工作效率和成功率的技术效果。
5.鉴于上述问题，本发明提供了一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置及方法。
6.第一方面，本发明提供一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置。所述生物探测剥离装置用于辅助判断肿瘤边界，包括：剥离子，所述剥离子用于将肿瘤从组织、血管中分离；成像模块，所述成像模块与所述剥离子通信连接，用于对所述剥离子的头端的预设范围进行实时成像显示；决策模块，所述决策模块同样与所述剥离子通信连接，用于判断目标区域是否为肿瘤边界；其中，对所述成像模块的实时成像进行观察，初步判断肿瘤边界，
并将所述剥离子的头端置于初步判断的所述肿瘤边界；利用所述决策模块对所述肿瘤边界进行校验，并利用所述剥离子在校验后的肿瘤边界进行剥离处理。
7.优选的，所述生物探测剥离装置还包括：红外焦平面探测器，所述红外焦平面探测器安装于所述剥离子的头端，用于对所述预设范围内的红外辐射进行实时探测；信号处理单元，所述信号处理单元内嵌于所述成像模块，且，与所述红外焦平面探测器通信连接，用于对所述红外焦平面探测器实时探测到的红外辐射信号进行处理，并转换为视频电学信号进行输出；显示屏，所述显示屏与所述信号处理单元通信连接，用于实时显示所述信号处理单元输出的所述视频电学信号。
8.优选的，所述生物探测剥离装置还包括：所述红外焦平面探测器为非制冷红外焦平面探测器。
9.优选的，所述生物探测剥离装置还包括：所述非制冷红外焦平面探测器为微测辐射热计类型。
10.优选的，所述生物探测剥离装置还包括：生物传感器，所述生物传感器有两个，分别安装于所述微测辐射热计的两侧，用于对所述微测辐射热计两侧预设区域进行乳酸含量的实时探测；数据处理单元，所述数据处理单元内嵌于所述决策模块，且，与所述生物传感器通信连接，用于对所述生物传感器实时探测到的乳酸含量数据进行分析，并判断所述目标区域是否为肿瘤边界。
11.另一方面，本发明还提供了一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离方法，用于利用第一方面所述的生物探测剥离装置进行肿瘤剥离时的肿瘤边界辅助判断，其中，所述方法包括：将剥离子的头端放置于目标剥离部位；利用微测辐射热计对所述目标剥离部位的预设范围进行实时红外辐射探测，并接收红外辐射信号；在所述微测辐射热计接收到所述红外辐射信号后，所述微测辐射热计的温度升高，并得到电阻变化结果；对所述电阻变化结果进行处理，并转换得到视频电学信号；基于所述视频电学信号对所述目标剥离部位进行实时显示；根据实时显示的所述目标剥离部位的信息，初步判断肿瘤边界；利用生物传感器对初步判断的所述肿瘤边界进行校验，并对校验后的肿瘤边界进行剥离处理。
12.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
13.本发明提供了一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置，其中，所述生物探测剥离装置用于辅助判断肿瘤边界，包括：剥离子，所述剥离子用于将肿瘤从组织、血管中分离；成像模块，所述成像模块与所述剥离子通信连接，用于对所述剥离子的头端的预设范围进行实时成像显示；决策模块，所述决策模块同样与所述剥离子通信连接，用于判断目标区域是否为肿瘤边界；其中，对所述成像模块的实时成像进行观察，初步判断肿瘤边界，并将所述剥离子的头端置于初步判断的所述肿瘤边界；利用所述决策模块对所述肿瘤边界进行校验，并利用所述剥离子在校验后的肿瘤边界进行剥离处理。解决了现有技术中在利用剥离子进行肿瘤剥离时，一般通过医生肉眼观察和处理经验进行决策和剥离，存在肿瘤边界判断不准确，从而导致肿瘤切割不彻底，甚至损伤组织、血管，引发不可逆损伤的技术问题。达到了为医生识别肿瘤边界提供参考，从而提高医生剥离工作效率和成功率的技术效果。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
15.图1为本发明一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置的结构示意图；
16.图2为本发明一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置的另一个结构示意图；
17.图3为本发明一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离方法的流程示意图；
18.图4为本发明一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离方法中利用生物传感器对初步判断的所述肿瘤边界进行校验的流程示意图；
19.图5为本发明一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离方法中根据第一个乳酸含量数据和第二个乳酸含量数据进行所述肿瘤边界的校验的流程示意图。
20.附图标记说明：
21.剥离子10，成像模块20，决策模块30，红外焦平面探测器21，信号处理单元22，显示屏23，生物传感器31，数据处理单元32。
具体实施方式
22.为使本发明的上述目的、特征、优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体的实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多的不同于在此描述的其他方式予以实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明实施例的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明实施例。本文中所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例一
25.如图1所示，本发明公开了一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置，所述装置用于辅助判断肿瘤边界，包括：
26.剥离子10，所述剥离子10用于将肿瘤从组织、血管中分离；
27.成像模块20，所述成像模块20与所述剥离子10通信连接，用于对所述剥离子10的头端的预设范围进行实时成像显示；
28.决策模块30，所述决策模块30同样与所述剥离子10通信连接，用于判断目标区域是否为肿瘤边界；
29.其中，对所述成像模块20的实时成像进行观察，初步判断肿瘤边界，并将所述剥离
子10的头端置于初步判断的所述肿瘤边界；
30.利用所述决策模块30对所述肿瘤边界进行校验，并利用所述剥离子10在校验后的肿瘤边界进行剥离处理。
31.具体而言，所述生物探测剥离装置用于辅助判断肿瘤的生物边界。其中，所述生物探测剥离装置由剥离子10、成像模块20、决策模块30共同组成。
32.所述剥离子10为常规神经外科手术用的钝性剥离子，所述成像模块20与所述剥离子10通信连接，在利用所述剥离子10进行剥离手术时，所述剥离子10的头端触碰到肿瘤或组织、血管等之后，与之通信连接的所述成像模块20可实时显示所述剥离子10头端触碰到的部位及其附近区域的视频图像，即可将所述剥离子10头端预设范围位置进行实时显示。其中，所述预设范围即所述剥离子10头端及头端附近区域，范围面积大小由所述成像模块20的设备情况决定。进一步的，在所述成像模块20实时显示所述预设范围的图像信息后，相关医护人员等即可直接观察所述预设范围的情况，并判断所述预设范围中肿瘤的位置、组织和血管的位置，从而精准的将肿瘤剥离出去，同时不伤害组织或血管。在医护人员等根据实时成像信息初步分析并判断出所述肿瘤边界后，与所述剥离子10通信连接的所述决策模块30自动对所述剥离子10两侧的乳酸含量进行探测，并根据乳酸含量探测结果确定医护人员的初步判断是否正确，即，实现对所述肿瘤边界的校验。达到了为医生识别肿瘤边界提供参考，从而提高医生剥离工作效率和成功率的技术效果。
33.进一步的，如图2所示，所述成像模块20包括：
34.红外焦平面探测器21，所述红外焦平面探测器21安装于所述剥离子10的头端，用于对所述预设范围内的红外辐射进行实时探测；
35.进一步的，所述红外焦平面探测器21为非制冷红外焦平面探测器。
36.进一步的，所述非制冷红外焦平面探测器为微测辐射热计类型。
37.信号处理单元22，所述信号处理单元22内嵌于所述成像模块20，且，与所述红外焦平面探测器21通信连接，用于对所述红外焦平面探测器21实时探测到的红外辐射信号进行处理，并转换为视频电学信号进行输出；
38.显示屏23，所述显示屏23与所述信号处理单元22通信连接，用于实时显示所述信号处理单元22输出的所述视频电学信号。
39.进一步的，所述决策模块30包括：
40.生物传感器31，所述生物传感器31有两个，分别安装于所述红外焦平面探测器21的两侧，用于对所述红外焦平面探测器21两侧预设区域进行乳酸含量的实时探测；
41.数据处理单元32，所述数据处理单元32内嵌于所述决策模块30，且，与所述生物传感器31通信连接，用于对所述生物传感器31实时探测到的乳酸含量数据进行分析，并判断所述目标区域是否为肿瘤边界。
42.具体而言，与所述剥离子10通信连接的、用于智能成像的所述成像模块20由红外焦平面探测器21、信号处理单元22、显示屏23共同组成。其中，所述红外焦平面探测器21为非制冷红外焦平面探测器，其工作原理为微测辐射热计，因此，所述红外焦平面探测器21可在室温附近温度下工作，其本质上是一种成像传感器，通过将目标的入射红外辐射转换为电学视频信号实现成像。根据工作原理的不同，非制冷红外焦平面探测器可分为热释电、热电堆、热敏二极管以及微测辐射热计等类型。其中，微测辐射热计是一种热敏电阻型传感
器。在红外辐射照射到传感器后，传感器温度升高，热敏薄膜的阻值改变。微测辐射热计型探测器是目前技术最成熟、市场占有率最高的主流非制冷红外焦平面探测器。进一步的，所述信号处理单元22内嵌于所述成像模块20，且与所述红外焦平面探测器21通信连接，用于对所述红外焦平面探测器21实时探测到的红外辐射信号进行处理，并转换为视频电学信号进行输出。所述显示屏23与所述信号处理单元22通信连接，用于实时显示所述信号处理单元22输出的所述视频电学信号。
43.进一步的，与所述剥离子10通信连接的、用于智能成像的所述决策模块30由生物传感器31、数据处理单元32组成。其中，所述生物传感器31有两个，分别安装于所述红外焦平面探测器21的两侧。所述数据处理单元32内嵌于所述决策模块30，且与所述生物传感器31通信连接。当位于所述红外焦平面探测器21的两侧的两个所述生物传感器31实时探测到左右两侧预设区域的乳酸含量数量后，与所述生物传感器31通信连接所述数据处理单元32即对两侧的乳酸含量数据进行对比分析，并根据分析结果确定医护人员基于成像信息确定的肿瘤生物边界是否正确。
44.通过成像模块20的实时成像显示，医护人员基于成像显示情况直观、高效的分析判断得到的肿瘤边界，进而决策模块30基于生物传感器31的探测结果，对医护人员基于成像显示情况分析判断得到的肿瘤边界进行验证，达到了提高医护人员肿瘤边界判断准确性，进而提高医护人员剥离肿瘤效率的技术效果。
45.综上所述，本发明所提供的生物探测剥离装置具有如下技术效果：
46.通过将剥离子与成像模块、决策模块通信连接，从而利用成像模块对剥离子头端预设范围的组织、血管、肿瘤等情况进行实时探测和成像显示，实现了对剥离部位的可视化监测目标，经过计算机智能化实时显示并放大的局部图像，达到了提高剥离部位观察便捷性、观察清晰性和观察准确性的技术效果。进一步的，利用决策模块中的生物传感器，实现了对剥离子所处部位两侧乳酸含量的智能化实时监测，基于生物传感器的实时监测结果，可以对剥离子所处部位是否为肿瘤边界，即，是否适合进行剥离处理提供直观、可靠的数据支持，达到了为医生识别肿瘤边界提供参考，从而提高医生剥离工作效率和成功率的技术效果。
47.实施例二
48.请参阅附图3，为了更清楚的解释一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离装置及方法的技术方案，本发明实施例提供了利用所述生物探测剥离装置进行肿瘤边界辅助判断的一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离方法，包括如下步骤：
49.步骤s100：将剥离子的头端放置于目标剥离部位；
50.步骤s200：利用微测辐射热计对所述目标剥离部位的预设范围进行实时红外辐射探测，并接收红外辐射信号；
51.步骤s300：在所述微测辐射热计接收到所述红外辐射信号后，所述微测辐射热计的温度升高，并得到电阻变化结果；
52.步骤s400：对所述电阻变化结果进行处理，并转换得到视频电学信号；
53.步骤s500：基于所述视频电学信号对所述目标剥离部位进行实时显示；
54.步骤s600：根据实时显示的所述目标剥离部位的信息，初步判断肿瘤边界；
55.步骤s700：利用生物传感器对初步判断的所述肿瘤边界进行校验，并对校验后的
肿瘤边界进行剥离处理。
56.进一步的，请参阅附图4，本发明步骤s700还包括：
57.步骤s710：获得所述生物传感器，其中，所述生物传感器包括第一个生物传感器和第二个生物传感器；
58.步骤s720：将所述第一个生物传感器安装在所述微测辐射热计的左侧，将所述第二个生物传感器安装在所述微测辐射热计的右侧；
59.步骤s730：利用所述第一个生物传感器对所述微测辐射热计左侧的预设区域进行乳酸含量探测，得到第一个乳酸含量数据；
60.步骤s740：利用所述第二个生物传感器对所述微测辐射热计右侧的所述预设区域进行乳酸含量探测，得到第二个乳酸含量数据；
61.步骤s750：根据所述第一个乳酸含量数据和所述第二个乳酸含量数据进行所述肿瘤边界的校验。
62.进一步的，请参阅附图5，本发明步骤s750还包括：
63.步骤s751：获得预设乳酸阈值；
64.步骤s752：判断所述第一个乳酸含量数据、所述第二个乳酸含量数据是否满足所述预设乳酸阈值；
65.步骤s753：若所述第一个乳酸含量数据和所述第二个乳酸含量数据均满足所述预设乳酸阈值，对初步判断的所述肿瘤边界进行调整；
66.步骤s754：若所述第一个乳酸含量数据和所述第二个乳酸含量数据均不满足所述预设乳酸阈值，对初步判断的所述肿瘤边界进行调整；
67.步骤s755：若所述第一个乳酸含量数据或所述第二个乳酸含量数据满足所述预设乳酸阈值，同时所述第二个乳酸含量数据或所述第一个乳酸含量数据不满足所述预设乳酸阈值，所述肿瘤边界判断准确，不进行调整。
68.具体而言，首先将剥离子的头端放置于目标剥离部位，其中，所述目标剥离部位是待使用剥离子进行肿瘤剥离的部位，如脑肿瘤切割等。然后利用微测辐射热计对所述目标剥离部位的预设范围进行实时红外辐射探测，并接收红外辐射信号。其中，所述预设范围由所述微测辐射热计的探测范围确定。进一步，在所述微测辐射热计接收到所述红外辐射信号后，所述微测辐射热计的温度会相应地升高，同时引起电阻的变化，通过对所述电阻变化结果进行处理，并转换可以得到对应的视频电学信号。最后，基于所述视频电学信号对所述目标剥离部位进行实时显示，医护人员等即可根据实时显示的所述目标剥离部位的信息，初步判断肿瘤的生物边界。此外，利用生物传感器对初步判断的所述肿瘤边界进行校验。生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，乳酸生物传感器可以在活体状态下测量组织内的乳酸含量，通过利用局部组织的乳酸含量，进一步确定该区域组织是否存在肿瘤浸润。通过利用微测辐射热计的智能探测，实现对肿瘤部位的探测，从而为医护人员区分肿瘤、组织、血管等提供直观、准确的图像参考，达到了提高医护人员识别肿瘤边界准确度和效率的技术效果。
69.进一步的，在利用生物传感器对初步判断的所述肿瘤边界进行校验时，先对比两个生物传感器实时探测到的所述微测辐射热计左、右两侧的乳酸含量数据。其中，所述微测辐射热计左侧的生物传感器探测得到第一个乳酸含量数据，所述微测辐射热计右侧的生物
传感器探测得到第二个乳酸含量数据。利用生物传感器对初步判断的所述肿瘤边界进行校验的原理是，肿瘤细胞可以通过一种异常的糖代谢行为来逃避正常的细胞调亡程序，增强增殖和迁徙能力，这种异常的糖代谢行为叫作warburg效应，是肿瘤得以发病的关键因素。warburg效应是肿瘤细胞在有氢的情况下通过一系列分子机制来削弱有氧呼吸，进行高效糖酵解反应，这将导致局部组织内的乳酸蓄积。因此可通过探测乳酸含量判断肿瘤的生物边界。
70.当所述第一个乳酸含量数据和所述第二个乳酸含量数据均满足、或者均不满足所述预设乳酸阈值时，说明此时所述剥离子的头端所处的位置，其左右两侧为同一种物质。当所述第一个乳酸含量数据和所述第二个乳酸含量数据均满足所述预设乳酸阈值时，说明所述剥离子的头端所处的位置为脑内正常组织或血管，同时，也可以用于判断肿瘤是否切除干净。当所述第一个乳酸含量数据和所述第二个乳酸含量数据均不满足所述预设乳酸阈值时，说明所述剥离子的头端所处的位置为肿瘤，此时两侧均应进行剥离处理。当所述第一个乳酸含量数据或所述第二个乳酸含量数据满足所述预设乳酸阈值，同时所述第二个乳酸含量数据或所述第一个乳酸含量数据不满足所述预设乳酸阈值时，也就是说，当左右两侧乳酸含量数据中，有一个满足预设乳酸阈值，另一个不满足预设乳酸阈值时，说明此时所述剥离子的头端所处的位置，其左右两侧不是同一种物质，也就是说，一侧为肿瘤，另一侧为脑内正常组织或血管，提示此时所述剥离子所处区域为肿瘤的生物学边界，也是肿瘤切除手术的最优切缘。其中，所述预设乳酸阈值是指脑内正常组织的乳酸含量范围。通过利用生物传感器对初步判断的所述肿瘤边界的校验，进一步提高了肿瘤边界探测识别的准确性，为医护人员提高肿瘤切割精度提供基础的技术效果。
71.综上所述，本发明所提供的一种脑肿瘤内血管及边界的生物探测剥离方法具有如下技术效果：
72.通过基于肿瘤细胞的warburg效应，利用生物传感器实时探测剥离子两侧的乳酸含量，从而对医护人员判断的肿瘤边界进行验证，达到了提高肿瘤边界判断准确性和判断效率，进而提高肿瘤切除成功率的技术效果。
73.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
74.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
75.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。