一种基于5G专网的远程影像处理系统

技术领域

本发明涉及远程医疗技术领域，具体涉及一种基于5G专网的远程影像处理系统。

背景技术

远程医疗是指通过计算机技术、遥感、遥测、遥控技术为依托，充分发挥大医院或专科医疗中心的医疗技术和医疗设备优势，对医疗条件较差的边远地区、海岛或舰船上的伤病员进行远距离诊断、治疗和咨询。

现有技术中，已存在有基于云端进行处理的远程影像处理技术。该类技术方案，通常是将相关的扫描设备接入计算机系统中，依照特定的数据格式、协议等对数据进行处理，随后采用以太网技术接入网络中，将数据上传至远端的处理系统，比如云处理平台中，从而依托云处理平台实现较好的影像重建过程。进一步地，在该类技术方案中，还可依赖云处理平台上设置的人工智能程序等实现对影像的识别、标注等，以此来实现更好的诊断过程。

但是，在实际实施过程中，发明人发现，上述方案在实施时，为实现较为稳定的传输质量，避免丢包等问题，通常是依赖于有线网络实施的，即，在特定的诊所、医院中接入有线网络，随后实现传输过程。这导致了上述方案实施成本高，局限性大，不能很好地适应复杂环境的检查需求，比如勘探、远洋船舶、战场环境等需要进行就地救治的场景。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于5G专网的远程影像处理系统。

具体技术方案如下：

一种基于5G专网的远程影像处理系统，包括：

至少一个采集装置，所述采集装置用于对患者采集信号序列数据；

处理装置，所述处理装置接收所述信号序列数据，并对所述信号序列数据进行处理得到扫描影像，所述处理装置将所述扫描影像反馈至所述采集装置；

所述采集装置和所述处理装置分别连接至对应的基站设备中；

专网管理系统，所述专网管理系统分别连接至多个所述基站设备；

当所述采集装置生成所述信号序列数据时，所述专网管理系统选择于所述采集装置连接的第一基站和所述处理装置连接的第二基站之间建立专网连接。

另一方面，所述采集装置包括：

扫描模块，所述扫描模块对所述患者发送扫描信号，并接收自所述患者反馈的回波序列；

预处理模块，所述预处理模块连接所述扫描模块，所述预处理模块对所述回波序列进行压缩以生成所述信号序列数据；

第一通信模块，所述第一通信模块分别连接所述预处理模块和所述第一基站，所述第一通信模块向所述第一基站发送所述信号序列数据，以及接收自所述第一基站返回的所述扫描影像；

显示模块，所述显示模块连接所述第一通信模块，所述显示模块接收并显示所述扫描影像。

另一方面，当所述采集装置为超声设备时，所述扫描信号为超声能量，所述回波序列为超声回波序列；

所述扫描模块包括：

换能器，所述换能器耦接于所述患者的体表，所述换能器生成并向所述患者发送所述超声能量，并根据所述患者反馈的振动生成所述超声回波序列。

另一方面，当所述采集装置为MRI设备时，所述扫描信号为磁信号，所述回波序列为磁场反馈信号；

所述扫描模块包括：

扫描线圈，所述扫描线圈环绕所述患者设置；

线圈控制模块，所述线圈控制模块连接所述扫描线圈，所述线圈控制模块根据输入的扫描指令生成磁场控制信号；

所述扫描线圈于所述磁场控制信号的控制下生成特定的磁场以作为所述此信号，并接收自所述患者反馈的所述磁场反馈信号。

另一方面，所述基站设备包括：

接入模块，所述接入模块用于响应多个用户设备的接入需求，以及，获取所述用户设备的设备类型；

设备判断模块，所述设备判断模块连接所述接入模块，所述设备判断模块根据所述设备类型自所述用户设备中识别得到所述采集装置和/或所述处理装置；

指示转发模块，所述指示转发模块连接所述设备判断模块，所述指示转发模块在接收到所述采集装置发出的建立指令时，将所述建立指令转发至所述专网管理模块，以使得所述专网管理模块建立所述专网连接。

另一方面，所述基站设备还包括：

波束选择模块，所述波束选择模块连接所述设备判断模块，所述波束选择模块在所述设备判断模块识别到所述采集装置或所述处理装置时，对所述采集装置或所述处理装置分配新的波束。

另一方面，所述专网管理系统包括：

多个用户平面功能单元，所述用户平面功能单元连接所述基站设备；

会话管理功能单元，所述会话管理功能单元连接所述用户平面功能单元；

当所述采集装置生成所述信号序列数据时，所述会话管理功能单元在所述第一基站连接的目标用户平面功能单元和所述第二基站连接的所述目标用户平面功能单元上建立切片专网，以及，在所述目标用户平面功能单元上建立对应于所述切片专网的通信隧道。

另一方面，所述会话管理功能单元还在所述切片专网上与所述采集装置建立服务质量流；

所述用户平面功能单元依照所述服务质量流调整所述切片专网的通信速率。

另一方面，所述采集装置还包括：

数据采样模块，所述数据采样模块依照所述服务质量流调整所述采集装置实际输出的所述信号序列数据的采样率。

另一方面，所述处理装置包括：

第二通信模块，所述第二通信模块连接所述第二基站；

信号处理模块，所述信号处理模块连接所述第二通信模块，所述信号处理模块根据所述信号序列数据进行图像重建得到所述扫描影像；

所述第二通信模块向所述第二基站发送所述扫描影像。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

针对现有技术中依托于有线网络环境构建的远程诊断系统，其实施过程相对复杂不能很好地符合移动医疗的需求的问题，本实施例中，通过在采集装置和处理装置中依托5G网络设备构建用于承载数据的专网，从而在实现可靠连接的同时，使得采集装置具有了一定的可移动性，可靠前部署，实现了较好的远程医疗效果。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例的整体示意图；

图2为本发明实施例中采集装置示意图；

图3为本发明实施例中扫描模块示意图；

图4为本发明另一实施例中扫描模块示意图；

图5为本发明实施例中基站设备示意图；

图6为本发明实施例中处理装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括：

一种基于5G专网的远程影像处理系统，如图1所示，包括：

至少一个采集装置1，采集装置1用于对患者采集信号序列数据；

处理装置2，处理装置2接收信号序列数据，并对信号序列数据进行处理得到扫描影像，处理装置2将扫描影像反馈至采集装置1；

专网管理系统3，专网管理系统3分别连接至多个基站设备4；

当采集装置1生成信号序列数据时，专网管理系统3选择于采集装置1连接的第一基站4A和处理装置2连接的第二基站4B之间建立专网连接。

具体地，针对现有技术中的远程影像处理系统主要依赖于有线网络实施，其移动性较差不能满足部分场景的扫查需求的问题，本实施例中，通过对采集装置1和处理装置2进行改造，使得其能够依照对应的通信协议接入到基站设备中，随后，专网管理系统3依照预先配置好的计算机程序，对接入到5G网络中的采集装置1和处理装置2进行识别，并在采集装置1生成信号序列数据时，对第一基站4A和第二基站4B进行配置，建立可用于承载信号序列数据的专网连接，从而使得采集装置1和处理装置2可就近依托已建设的5G公网设备来进行专网通信，实现较为稳定的数据传输过程，而不需要在特定的地点铺设专网，以此来满足移动检查的需求。

在实施过程中，上述采集装置1是具备了5G移动网络通信功能的扫查设备，包括超声扫查设备、MRI扫查设备，需要说明的是，为实现移动扫查的需求，可以通过缩减采集装置1的数据处理部分，即，相对于现有的完整的扫查系统可以对用于信号处理、图像重建的部分，包括处理器、软件等进行简化，以缩减该类设备的体积和功耗，便于进行携带。处理装置2在实施过程中为搭载了特定的计算机程序的计算机设备，比如服务器、服务器集群、计算云等设备，其用于依照预先配置好的计算机程序对信号序列数据进行处理、图像重建的工作。根据实际需要，还可对计算机程序的功能进行相应的调整，比如增加图像处理算法对图像的饱和度、对比度等进行优化处理、通过设置人工智能程序对图像中的病灶部分进行识别、标注等。第一基站4A和第二基站4B与基站设备4在实施过程中实质为相同的5G基站设备，其预先设置有相应的计算机程序能够依照上述方法进行专网的搭建和数据传输。在实际执行过程中，上述第一基站4A仅用于表征采集装置1在发送信号序列数据时实际连接的基站，第二基站4B仅用于表征处理装置2在接收信号序列数据时实际连接的基站，其均是在多个基站设备4中根据设备的实际连接状况进行选取、配置得到的。在一个实施例中，上述基站设备4是运营商在公共区域中部署的5G基站，通过固件更新的方式使其能够承载上述的远程影像处理系统。在一个实施例中，针对公网中的大量基站设备，可预先选取可能需要进行远程影像处理地区，将该地区中的基站设置为上述的基站设备4，以在实际发生检查需求时，专网管理系统3能够根据需要选取对应的基站设备4来作为第一基站4A和第二基站4B进行专网的搭建工作。

在一个实施例中，如图2所示，采集装置1包括：

扫描模块11，扫描模块11对患者发送扫描信号，并接收自患者反馈的回波序列；

预处理模块12，预处理模块12连接扫描模块11，预处理模块12对回波序列进行压缩以生成信号序列数据；

第一通信模块13，第一通信模块13分别连接预处理模块12和第一基站41，第一通信模块13向第一基站41发送信号序列数据，以及接收自第一基站41返回的扫描影像；

显示模块14，显示模块14连接第一通信模块13，显示模块14接收并显示扫描影像。

具体地，针对现有技术中的远程影像处理系统需要将扫查设备接入有线网络来实现较低的丢包率，使用不便的问题，本实施例中，通过在采集装置1中设置预处理模块12，对扫描模块采集到的回波序列进行预处理，从而形成压缩后的信号序列数据，缩减了传输过程中需要输送的数据量，随后由第一通信模块13接入到5G网络中，以实现在移动网络中较好的传输质量。

在一个实施例中，当采集装置1为超声设备时，扫描信号为超声能量，回波序列为超声回波序列；

如图3所示，扫描模块11包括：

换能器111，换能器111耦接于患者的体表，换能器生成并向患者发送超声能量，并根据患者反馈的振动生成超声回波序列。

在一个实施例中，当采集装置1为MRI设备时，扫描信号为磁信号，回波序列为磁场反馈信号；

如图4所示，扫描模块11包括：

扫描线圈112，扫描线圈112环绕患者设置；

线圈控制模块113，线圈控制模块113连接扫描线圈112，线圈控制模块113根据输入的扫描指令生成磁场控制信号；

扫描线圈113于磁场控制信号的控制下生成特定的磁场以作为此信号，并接收自患者反馈的磁场反馈信号。

在一个实施例中，如图5所示，基站设备4包括：

接入模块41，接入模块41用于响应多个用户设备的接入需求，以及，获取用户设备的设备类型；

设备判断模块42，设备判断模块42连接接入模块41，设备判断模块42根据设备类型自用户设备中识别得到采集装置1和/或处理装置2；

指示转发模块43，指示转发模块43连接设备判断模块42，指示转发模块43在接收到采集装置1发出的建立指令时，将建立指令转发至专网管理系统3，以使得专网管理模块3建立专网连接。

具体地，针对现有技术中的远程影像处理系统主要依赖于有线网络实施，其移动性较差不能满足部分场景的扫查需求的问题，本实施例中，通过在基站设备4中采用计算机程序构建接入模块41、设备判断模块42、指示转发模块43，使得接入模块41在每一次处理用户设备的接入请求时，额外对用户设备的上传流量进行解析、判断，从而提取到设备类型；随后，设备判断模块42对每一次接入的用户设备进行判别，当识别到存在采集装置1或处理装置2时，将该用户设备列入监听列表中。当采集装置1依照现场的急救人员开始进行扫查时，会依照扫查指令生成一个上行消息作为建立指令，该建立指令标注了当前的采集装置1的设备类型、信息以及需要接入的处理装置2的标识。随后，指示转发模块43将该建立指令转发模块转发至专网管理系统3中，使得专网管理系统3能够依照建立指令查找到对应的处理装置2以及其接入的第二基站4B，进而在第一基站4A和第二基站4B之间建立专网。

在一个实施例中，基站设备4还包括：

波束选择模块44，波束选择模块44连接设备判断模块42，波束选择模块4在设备判断模块42识别到采集装置1或处理装置2时，对采集装置1或处理装置2分配新的波束。

具体地，针对现有技术中的远程影像处理系统需要将扫查设备接入有线网络来实现较低的丢包率，使用不便的问题，本实施例中，通过设置波束选择模块44，在采集装置1或处理装置2接入基站设备4，且被设备判断模块2识别到后，波束选择模块44依照当前基站设备4上已有的波束配置，对采集装置1或处理装置2分配单个波束，实现了较好的效果，使得采集装置1和处理装置2在采用移动网络接入时也能够实现较好的通信效果。

在一个实施例中，专网管理系统3包括：

多个用户平面功能单元UPF，用户平面功能单元UPF连接基站设备4；

会话管理功能单元SMF，会话管理功能单元SMF连接用户平面功能单元UPF；

当采集装置1生成信号序列数据时，会话管理功能单元SMF在第一基站4A连接的目标用户平面功能单元31A和第二基站连接的目标用户平面功能单元31B上建立切片专网，以及，在目标用户平面功能单元31A和目标用户平面功能单元31B之间建立对应于切片专网的通信隧道。

具体地，针对现有技术中的远程影像处理系统需要将扫查设备接入有线网络来实现较低的丢包率，使用不便的问题，本实施例中，当确定了需要建立专网的第一基站4A和第二基站4B后，会话管理功能(Session Management Function，SMF)单元利用5G切片技术在对应的目标用户功能平面(User plane Function，UPF)单元31A和31B上建立一个单独的切片专网，该切片专网在业务层面上与一般的公共通信业务之间进行了隔离，且具有更高的优先级，以此来使得切片专网所承载的信号和影像数据具有了保密性，且能够获得更好的通信质量。

在一个实施例中，会话管理功能单元SMF还在切片专网上与采集装置1建立服务质量流；

用户平面功能单元UPF依照服务质量流调整切片专网的通信速率。

具体地，针对现有技术中的远程影像处理系统需要将扫查设备接入有线网络来实现较低的丢包率，使用不便的问题，本实施例中，当建立了切片专网后，会话管理功能单元SMF还与采集装置建立服务质量流(QOS流，Quality Of Service)，通过传输质量参考信号并接收采集装置1反馈的信道质量估计值来判断采集装置1当前的连接情况，并依照采集装置1反馈的信道质量估计值来使得用户平面功能单元UPF能够调整通信速率，从而避免丢包的问题。

在一个实施例中，采集装置1还包括：

数据采样模块15，数据采样模块15依照服务质量流调整采集装置1实际输出的信号序列数据的采样率。

具体地，针对现有技术中的远程影像处理系统需要将扫查设备接入有线网络来实现较低的丢包率，使用不便的问题，本实施例中，通过在采集装置1中设置数据采样模块15，依照接收到的质量参考信号和预先构建的采样率调整表进行查表得到当前的通信质量下所建议采用的采样率，并依照采样率对信号序列数据进行重采样，以避免传输数据过大导致的丢包问题；而当网络连接质量恢复正常时，可重新增大采样率来使得信号序列数据的数据量上升，从而实现较好的图像重建效果。

在一个实施例中，如图6所示，处理装置2包括：

第二通信模块21，第二通信模块21连接第二基站4B；

信号处理模块22，信号处理模块22连接第二通信模块21，信号处理模块22根据信号序列数据进行图像重建得到扫描影像；

第二通信模块21向第二基站4B发送扫描影像。

在实施过程中，处理装置2根据需要会在信号处理模块22中配置不同的计算机程序，以适应对不同类型的信号的图像重建工作。比如，当采集装置1为超声扫查设备时，信号处理模块22则用于对超声影像进行重建、处理。根据实际需要，信号处理模块22中还会设置有不同的计算机程序对重建得到的影像进行进一步处理，比如图像增强、病灶标注等，在此不加以限制。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。