迂曲血管穿越控制装置及血管机器人系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供迂曲血管穿越控制装置及血管机器人系统，该装置设置于血管机器人，血管机器人包括导管和电机，该装置包括中心点确定模块，用于响应自动穿越模式的启动指令或检测到导管前端到达第一目标位置，确定并记录导管前端对应的血管截面中心点；目标位置确定模块，用于若记录的血管截面中心点的数量不符合预设个数，则控制导管前端以当前记录的血管截面中心点为起点，向前运动至下一第一目标位置；规划路径确定模块，用于若记录的血管截面中心点的数量符合预设个数，则根据记录的血管截面中心点，确定运动路径的路径曲线，并根据导管前端的当前位置和路径曲线，确定穿越迂曲血管的运动目标点。该装置可自动穿越迂曲血管，自动化程度较高。动化程度较高。动化程度较高。

【技术实现步骤摘要】
迂曲血管穿越控制装置及血管机器人系统


[0001]本专利技术涉及手术机器人
，且更具体地，涉及迂曲血管穿越控制装置及血管机器人系统。

技术介绍

[0002]随着科技水平的发展，血管介入手术被应用于治疗血管性疾病。目前在进行血管介入手术时需要通过导管在血管中通行，最终到达真正的患处，然后进行相应的治疗。然而在面对迂曲血管时（如图1左图和右图所示），医生需要凭借经验手动控制穿越血管迂曲处，手动穿越迂曲血管严重依赖于医生的经验，难以保证穿越结果。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了迂曲血管穿越控制装置及血管机器人系统，以解决现有的血管介入手术中，需要手动穿越迂曲血管时，严重依赖于医生的经验，难以保证穿越结果的技术问题。
[0004]第一方面，提供了一种迂曲血管穿越控制装置，设置于血管机器人，所述血管机器人还包括导管和控制所述导管在血管内运动的电机，所述装置包括：中心点确定模块，用于响应自动穿越模式的启动指令或检测到所述血管机器人的导管前端到达第一目标位置，确定并记录所述导管前端对应的血管截面中心点；目标位置确定模块，用于若记录的血管截面中心点的数量不符合预设个数，则利用所述电机控制所述导管前端以当前记录的血管截面中心点为起点，向前运动目标距离至下一第一目标位置；规划路径确定模块，用于若记录的血管截面中心点的数量符合预设个数，则根据记录的血管截面中心点，确定运动路径的路径曲线；并根据所述导管前端的当前位置和所述路径曲线，确定穿越所述迂曲血管的至少一个运动目标点。
[0005]可选的，所述规划路径确定模块，包括：路径曲线确定单元，用于若记录的血管截面中心点的数量符合预设个数，则根据记录的血管截面中心点拟合出运动路径的路径曲线；根据所述路径曲线，确定路径曲率变化曲线；目标点确定单元，用于根据所述路径曲率变化曲线，确定至少一个第二目标位置分别对应的曲率变化值；根据所述导管前端的当前位置对应的当前曲率和所述至少一个第二目标位置分别对应的曲率变化值，确定穿越所述迂曲血管的至少一个运动目标点，其中所述运动目标点为对应的第二目标位置所在的血管截面的一个空间点。
[0006]可选的，所述规划路径确定模块，还包括：修正处理单元，用于根据所述运动目标点和接收到的目标点修正参数，确定出修正后的运动目标点。
[0007]可选的，所述导管前端设置柔性段，则所述导管前端为导管柔性前端，所述装置还
包括：中心点更新模块，用于利用所述电机控制所述导管柔性前端向所述运动目标点运动，若向所述运动目标点运动过程中，电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，则确定碰撞位置对应的血管截面中心点，将记录的血管截面中心点更新为所述碰撞位置对应的血管截面中心点。
[0008]可选的，所述导管前端设置柔性段，则所述导管前端为导管柔性前端，所述中心点确定模块，还用于在所述导管柔性前端向前运动目标距离至下一第一目标位置的过程中，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，则确定并记录所述导管柔性前端对应的血管截面中心点。
[0009]可选的，所述导管前端设置柔性段，则所述导管前端为导管柔性前端，所述中心点确定模块，包括：方向选取单元，用于响应于自动穿越模式的启动指令或检测到所述血管机器人的导管柔性前端到达第一目标位置，在所述导管柔性前端所在的血管截面选取第一方向；交点确定单元，用于确定所述第一方向所在的第一直线与血管壁的第一交点和第二交点；根据所述第一交点和所述第二交点确定第一原点；中点确定单元，用于在所述导管柔性前端所在的血管截面内所述第一原点处选取垂直于所述第一直线的第二方向；确定所述第二方向所在的第二直线与血管壁的第三交点和第四交点；根据所述第三交点和所述第四交点确定血管截面中心点。
[0010]可选的，所述交点确定单元，包括：第一确定子单元，用于利用所述电机控制所述导管柔性前端向所述第一方向运动，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，确定第一交点；利用所述电机控制所述导管柔性前端向与所述第一方向相反的第三方向运动，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应力矩符合预设血管壁碰撞条件，确定第二交点；第二确定子单元，用于确定所述第一交点和所述第二交点间的第一距离；选取所述第一距离的中点为第一原点。
[0011]可选的，所述中心点确定单元，包括：第三确定子单元，用于在所述导管柔性前端所在的血管截面内所述第一原点处选取垂直于所述第一直线的第二方向；利用所述电机控制所述导管柔性前端在所述第一原点向第二方向运动，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，确定第三交点；利用所述电机控制所述导管柔性前端向与所述第二方向相反的第四方向运动，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，确定第四交点；第四确定子单元，用于确定所述第三交点和所述第四交点间的第二距离；选取所述第二距离的中点为血管截面中心点。
[0012]可选的，所述装置还包括：极限位置确定模块，用于根据所述血管截面中心点，确定并记录所述导管前端在血管截面的极限运动位置。
[0013]可选的，所述装置还包括：
记录删除模块，用于若当前记录的极限运动位置与在先相邻记录的极限运动位置间的第一差值大于预设阈值，则在计算记录的血管截面中心的数量时不计入所述当前记录的极限运动位置对应的血管截面中心点，并根据在后相邻记录的极限运动位置与所述当前记录的极限运动位置间的第二差值和所述在后相邻记录的极限运动位置与所述在先相邻记录的极限运动位置间的第三差值，在记录的血管截面中心点中确定出目标删除对象。
[0014]可选的，所述导管前端设置柔性段，则所述导管前端为导管柔性前端，所述极限位置确定模块，包括：第一控制单元，用于控制所述导管柔性前端运动至当前记录的血管截面中心点；第二控制单元，用于利用所述电机控制所述导管柔性前端以预设螺线进行运动，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，将所述导管柔性前端与血管壁的交点确定为极限运动位置。
[0015]可选的，所述导管柔性前端设置4根钢丝；所述导管柔性前端的弯曲方向由4个牵引所述4根钢丝的电机控制。
[0016]可选的，所述第二控制单元，用于利用4根钢丝的电机根据阿基米德公式分别拉动4根钢丝以控制所述导管柔性前端以预设螺线进行运动，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，将所述导管柔性前端与血管壁的交点确定为极限运动位置。
[0017]可选的，若所述电机电流大于设定电流阈值且所述六维力传感器对应的力矩大于设定力矩阈值时符合预设血管壁碰撞条件，其中，所述六维力传感器用于测量并反馈所述导管柔性前端的空间六维力。
[0018]可选的，所述装置还包括：穿越停止本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种迂曲血管穿越控制装置，其特征在于，设置于血管机器人，所述血管机器人还包括导管和控制所述导管在血管内运动的电机，所述装置包括：中心点确定模块，用于响应自动穿越模式的启动指令或检测到所述血管机器人的导管前端到达第一目标位置，确定并记录所述导管前端对应的血管截面中心点；目标位置确定模块，用于若记录的血管截面中心点的数量不符合预设个数，则利用所述电机控制所述导管前端以当前记录的血管截面中心点为起点，向前运动目标距离至下一第一目标位置；规划路径确定模块，用于若记录的血管截面中心点的数量符合预设个数，则根据记录的血管截面中心点，确定运动路径的路径曲线；并根据所述导管前端的当前位置和所述路径曲线，确定穿越所述迂曲血管的至少一个运动目标点。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述规划路径确定模块，包括：路径曲线确定单元，用于若记录的血管截面中心点的数量符合预设个数，则根据记录的血管截面中心点拟合出运动路径的路径曲线；根据所述路径曲线，确定路径曲率变化曲线；目标点确定单元，用于根据所述路径曲率变化曲线，确定至少一个第二目标位置分别对应的曲率变化值；根据所述导管前端的当前位置对应的当前曲率和所述至少一个第二目标位置分别对应的曲率变化值，确定穿越所述迂曲血管的至少一个运动目标点，其中所述运动目标点为对应的第二目标位置所在的血管截面的一个空间点。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述规划路径确定模块，还包括：修正处理单元，用于根据所述运动目标点和接收到的目标点修正参数，确定出修正后的运动目标点。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导管前端设置柔性段，则所述导管前端为导管柔性前端，所述装置还包括：中心点更新模块，用于利用所述电机控制所述导管柔性前端向所述运动目标点运动，若向所述运动目标点运动过程中，电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，则确定碰撞位置对应的血管截面中心点，将记录的血管截面中心点更新为所述碰撞位置对应的血管截面中心点。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导管前端设置柔性段，则所述导管前端为导管柔性前端，所述中心点确定模块，还用于在所述导管柔性前端向前运动目标距离至下一第一目标位置的过程中，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，则确定并记录所述导管柔性前端对应的血管截面中心点。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导管前端设置柔性段，则所述导管前端为导管柔性前端，所述中心点确定模块，包括：方向选取单元，用于响应于自动穿越模式的启动指令或检测到所述血管机器人的导管柔性前端到达第一目标位置，在所述导管柔性前端所在的血管截面选取第一方向；交点确定单元，用于确定所述第一方向所在的第一直线与血管壁的第一交点和第二交点；根据所述第一交点和所述第二交点确定第一原点；中心点确定单元，用于在所述导管柔性前端所在的血管截面内所述第一原点处选取垂
直于所述第一直线的第二方向；确定所述第二方向所在的第二直线与血管壁的第三交点和第四交点；根据所述第三交点和所述第四交点确定血管截面中心点。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述交点确定单元，包括：第一确定子单元，用于利用所述电机控制所述导管柔性前端向所述第一方向运动，若电机电流和安装在导管与电机的接触耦合处的六维力传感器对应的力矩符合预设血管壁碰撞条件，确定第一交点；利用所述电机控制所述导管柔性前端向与所述第一方向相反的第三方向运动，若电机电流和安装在导管与电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎智，袁平，马晓忠，
申请(专利权)人：极限人工智能有限公司，
类型：发明
国别省市：