一种介入手术机器人系统、控制方法和介质技术方案

本申请提供了一种介入手术机器人系统、控制方法和介质，其中，系统包括主端机构和从端机构。主端机构包括处理器、显示部和用户操纵部。处理器被配置为获取包含生理管状结构的术中图像，通过对术中图像进行分析处理来生成自动导航指令。用户操纵部被配置为接收用户的手动操纵，并传输手动操纵对应的手动控制指令。从端机构配置为接收来自处理器和用户操纵部的指令，在接收到自动导航指令而没有接收到手动控制指令的情况下，基于自动导航指令操纵医疗介入器件行进，而在接收到手动控制指令的情况下，基于手动控制指令操纵医疗介入器件。如此，能够实现用户与系统的交互，确保介入手术机器人在自动执行过程中的安全。机器人在自动执行过程中的安全。机器人在自动执行过程中的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种介入手术机器人系统、控制方法和介质


[0001]本申请涉及介入手术机器人控制
，具体涉及一种介入手术机器人系统、控制方法和介质。

技术介绍

[0002]心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段，和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。介入手术存在诸多问题，比如，在手术过程中，由于DSA会发出X射线，医生体力下降较快，注意力及稳定性也会下降，将导致操作精度下降，易发生因推送力不当引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人生命危险。其次，长期电离辐射的积累伤害会大幅地增加医生患白血病、癌症以及急性白内障的几率。医生因为做介入手术而不断积累射线的现象，已经成为损害医生职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。
[0003]通过借助机器人技术能够有效应对这一问题，还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能够有效降低放射线对介入医生的伤害，降低术中事故的发生几率。然而，目前介入机器人都是由人工进行操作，血管介入手术机器人进行手术作业时间长，医生需要长时间进行专注的手术操作容易产生疲劳感从而造成操作失误。因此，心脑血管介入手术辅助机器人的自动手术越来越多的被人们所关注，逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。
[0004]但是，目前血管介入机器人自动手术系统目前没有成熟可用的自动介入手术控制方法，无法进行自动操作，通常都是人工手动控制，导致完成介入手术的作用时间长，准确度不高，效率低，因此存在改善空间。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述技术问题，提出了本申请。本申请旨在提供一种介入手术机器人系统、控制方法和介质，其能够实现自动导航功能以及介入手术机器人系统与医生的人机交互，医生能够指导介入手术机器人进行自动手术，也能够及时地对自动手术过程中遇到的问题进行监督和处理，以提高介入手术机器人自动手术的准确度和安全性。
[0006]根据本申请的第一方案，提供一种介入手术机器人系统，用于操纵医疗介入器件在患者的生理管状结构的腔内运动。其中，介入手术机器人系统包括主端机构和从端机构。所述主端机构包括至少一个处理器、显示部和用户操纵部。其中，至少一个处理器配置为获取包含所述生理管状结构的术中图像，通过对所述术中图像进行分析处理来生成自动导航指令。显示部用于呈现所述术中图像和所述医疗介入器件的当前运动状态。用户操纵部被配置为接收用户的手动操纵，并传输所述手动操纵对应的手动控制指令。所述从端机构设有机械臂和末端执行器，且配置为接收来自所述至少一个处理器和所述用户操纵部的指令，在接收到自动导航指令而没有接收到所述手动控制指令的情况下，基于所述自动导航
指令操纵医疗介入器件行进，而在接收到所述手动控制指令的情况下，基于所述手动控制指令操纵医疗介入器件。
[0007]根据本申请的第二方案，提供一种介入手术机器人的控制方法，用于操纵医疗介入器件在患者的生理管状结构的腔内运动。经由主端机构的至少一个处理器获取包含所述生理管状结构的术中图像，通过对所述术中图像进行分析处理来生成自动导航指令。经由显示部呈现所述术中图像和所述医疗介入器件的当前运动状态。经由用户操纵部接收用户的手动操纵，并传输所述手动操纵对应的手动控制指令。经由从端机构接收来自所述至少一个处理器和所述用户操纵部的指令，其中，所述从端机构设有机械臂和末端执行器，以及所述从端机构在接收到自动导航指令而没有接收到所述手动控制指令的情况下，基于所述自动导航指令操纵医疗介入器件行进，而在接收到所述手动控制指令的情况下，基于所述手动控制指令操纵医疗介入器件。
[0008]根据本申请的第三方案，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本申请各个实施例所述的介入手术机器人的控制方法。
[0009]与现有技术相比，本申请实施例的有益效果在于：本申请实施例的介入手术机器人系统，在进行血管介入手术时，能够自动完成手术中的主要操作步骤。该介入手术机器人系统的主端机构包括处理器，该处理器获取包含生理管状结构的术中的图像，可以通过识别图像并对术中图像进行分析生成自动导航指令。在实时手术过程中，伴随着介入手术机器人自动手术的执行，介入手术机器人的末端执行器的执行状态也会发生变化。而基于本申请实施例提供的介入手术机器人系统，能够生成自动导航指令，该自动导航指令能够实时指导并控制机器人的从端机构完成对末端执行器的控制动作，使其到达指定的位置。在自动手术执行过程中，该介入手术机器人系统会给予医生术中实时参数信息。医生通过与该介入手术机器人系统进行人机交互，不仅可以通过核实系统反馈的相关参数，对其进行调整，以提高生成的自动导航指令的准确性，而且，医生还可以在自动操作过程中控制从端机构随时暂停，并对其执行情况进行审核和修正。如此，能够有效实现医生和介入手术机器人系统的人机交互，介入手术机器人系统不仅能够实现自动手术，而且，通过这种医生和系统的人机交互，实现对自动手术执行过程的多重安全保护，可以有效保护自动执行手术过程中的安全。
[0010]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0011]在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的类似附图标记可以表示相似组件的不同示例。附图通过举例而不是以限制的方式大体上示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。这样的实施例是说明性和示例性的，而并非旨在作为本方法、装置、系统或具有用于实现该方法的指令的非暂时性计算机可读介质的穷尽或排他的实施例。
[0012]图1（a）示出根据本申请实施例的介入手术机器人系统的组成示意图。
[0013]图1（b）示出根据本申请实施例的介入手术机器人系统的整体结构示意图。
[0014]图1（c）示出根据基于本申请实施例的介入手术机器人系统进行自动手术整体方法流程图。
[0015]图2示出根据本申请实施例的介入手术机器人系统生成自动导航指令的方法流程图。
[0016]图3示出根据本申请实施例的介入手术机器人系统生成自动导航指令的示意图。
[0017]图4示出根据本申请实施例的介入手术机器人系统生成降低行进速度的自动导航指令的方法流程图。
[0018]图5示出根据本申请实施例的介入手术机器人系统基于偏差对自动手术过程进行控制的方法流程图。
[0019]图6示出根据本申请实施例的介入手术机器人系统进行自动手术过程中进行人机交互的方法流程图。
[0020]图7示出根据本申请实施例的介入手术机器人的控制方法流程图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介入手术机器人系统，用于操纵医疗介入器件在患者的生理管状结构的腔内运动，其特征在于，包括：主端机构，其包括：至少一个处理器，其配置为：获取包含所述生理管状结构的术中图像，通过对所述术中图像进行分析处理来生成自动导航指令；显示部，所述显示部用于呈现所述术中图像和所述医疗介入器件的当前运动状态；以及用户操纵部，所述用户操纵部被配置为：接收用户的手动操纵，并传输所述手动操纵对应的手动控制指令；从端机构，所述从端机构设有机械臂和末端执行器，且配置为：接收来自所述至少一个处理器和所述用户操纵部的指令；在接收到自动导航指令而没有接收到所述手动控制指令的情况下，基于所述自动导航指令操纵医疗介入器件行进，而在接收到所述手动控制指令的情况下，基于所述手动控制指令操纵医疗介入器件。2.根据权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，获取包含所述生理管状结构的术中图像，通过对所述术中图像进行分析处理来生成自动导航指令具体包括：获取包含生理管状结构的代表图像，对所述代表图像进行分析处理以得到规划路径；对所述术中图像进行分析以确定医疗介入器件的当前运动状态；基于所述规划路径和所述医疗介入器件的当前运动状态，来生成自动导航指令。3.根据权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，基于所述规划路径和所述医疗介入器件的当前运动状态，来生成自动导航指令具体包括：获取所述医疗介入器件的代表部的当前的第一位置和第一运动方向；确定在所述第一运动方向上的代表部的第二位置；确定所述代表部的第二位置与所述规划路径的最短连接线；确定所述最短连接线与所述规划路径的交点；获取所述交点和所述第一位置的连线与所述第一运动方向的夹角，当所述夹角小于第一阈值角度时，生成前进的自动导航指令。4.根据权利要求3所述的介入手术机器人系统，其特征在于，基于所述规划路径和所述医疗介入器件的当前运动状态，来生成自动导航指令进一步包括：当所述夹角不超过第一阈值角度时，确定所述第二位置与所述第一位置之间的距离作为前进距离。5.根据权利要求3所述的介入手术机器人系统，其特征在于，基于所述规划路径和所述医疗介入器件的当前运动状态，来生成自动导航指令进一步包括：当所述夹角大于第一阈值角度时，确定要操纵所述医疗介入器件旋转的角度，并生成指示旋转该角度的自动旋转指令作为所述自动导航指令。6.根据权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述规划路径在术中保持稳定，所述生理管状结构的图像包括神经血管、内脏血管、和外周血管中的至少一种的血管图像。7.根据权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述手动控制指令包括自动暂停指令、自动恢复指令、规划路径修正指令和手动导航指令中的至少一种，所述显示部进一步配置为显示规划路径，所显示的规划路径响应于所述规划路径修正指令而被手动改
变。8.根据权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述至少一个处理器进一步配置为：对所述术中图像进行分析，以确定所述医疗介入器件行进前方的血管分支及弯曲状况和血管宽度；在前方的血管分支数量超过第一阈值、或曲率大于第二阈值、或血管宽度小于第三阈值，则生成降低所述医疗介入器件的行进速度的自动导航指令。9.根据权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述至少一个处理器进一步配置为：接收来自所述从端机构的操纵所述医疗介入器件的第一运动参数；基于术中图像，确定所述医疗介入器件的第二运动参数；对所述第一运动参数和所述第二运动参数进行比较以确定偏差；在所确定的偏差没有超出第四阈值的情况下，继续生成并发送所述自动导航指令。10.根据权利要求9所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述至少一个处理器进一步配置为：在所确定的偏差超出第四阈值的情况下，生成并发送自动暂停指令，所述自动暂停指令使得所述从端机构的运动暂停，锁定维持所述从端机构的当前状态并提示医生进行核查；在核查结果为排除故障时，解锁恢复所述从端机构的运动；在核查结果为确认故障时，识别故障水平；在所识别的故障水平等于或低于第五阈值时，继续锁定维持所述从端机构的当前状态，同时自动或半自动地控制所述从端机构以增加夹紧力和推进力中的至少一种并提示医生进行核查，直到核查结果变为排除故障；在所识别的故障水平高于所述第五阈值时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄韬，王琳，
申请(专利权)人：北京唯迈医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：