[發明專利]一種穿刺輔助機器人的控制決策方法與系統

有效

• 申請號: 201810236512.6
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108836440B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 張磊;張博;王冬曉;張立群;黃強;藤江正克
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61B17/34
• 分類號: A61B17/34;A61B34/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種穿刺輔助機器人的控制決策方法與系統，所述方法包括：S1，基于目標人體上穿刺目標區域的實時超聲影像數據，建立所述穿刺目標區域中血管的實時血管模型，并基于所述目標人體的給定體征參數和預先存儲的醫學數據，建立參照血管模型；S2，將所述實時血管模型中的血管與所述參照血管模型中的血管進行逐段對應比對，確定所述實時血管模型中的血管上各段的穿刺可行性評價數據；S3，基于所述穿刺可行性評價數據，確定所述穿刺目標區域中的最優穿刺部位。本發明能夠有效彌補醫生經驗的不足，為穿刺操作提供量化指標，有效保證穿刺操作可行性的成功率和積極效果，避免穿刺失敗風險。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，更具體地，涉及一種穿刺輔助機器人的控制決策方法與系統。

背景技術

中心靜脈穿刺是中心靜脈穿刺置管術的首要步驟，是廣泛應用于急救治療、重癥監護、心血管介入治療、手術麻醉、高能營養支持等領域的重要醫療技術。穿刺操作對醫護人員的操作技能水平要求較高，而且初次穿刺成功率較低。

影響中心靜脈穿刺成功率的主要因素有穿刺部位的選擇、穿刺路徑以及穿刺針具的控制等。此外還有其他因素，如目標血管的形變。采用超聲介入下的穿刺輔助機器人則在實時超聲圖像獲取及識別、穿刺決策、穿刺運動精準定位等方面解決了穿刺操作需要醫生具有較好臨床經驗的問題，避免了人為因素導致的穿刺失敗、以及并發癥的風險。現有技術中存在一種根據血管的位置、大小等幾何及位置參數，由計算機程序來確定穿刺位置的方法。

但是，實際的穿刺操作過程中，受患者體型、年齡、血壓、血管形變、解剖變異等多種體征因素的影響，穿刺的可行性不能準確評估，穿刺操作的成功率和效果不能保證。

發明內容

為了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發明提供一種穿刺輔助機器人的控制決策方法與系統，用以綜合考慮穿刺過程的多項影響因素，從而有效保證穿刺操作的成功率和積極效果。

一方面，本發明提供一種穿刺輔助機器人的控制決策方法，包括： S1，基于目標人體上穿刺目標區域的實時超聲影像數據，建立所述穿刺目標區域中血管的實時血管模型，并基于所述目標人體的給定體征參數和預先存儲的醫學數據，建立參照血管模型；S2，將所述實時血管模型中的血管與所述參照血管模型中的血管進行逐段對應比對，確定所述實時血管模型中的血管上各段的穿刺可行性評價數據；S3，基于所述穿刺可行性評價數據，確定所述穿刺目標區域中的最優穿刺部位。

進一步的，在所述S3的步驟之后，所述方法還包括：基于所述最優穿刺部位的實時超聲影像數據，利用圖像識別技術，獲取血管在所述最優穿刺部位的實時超聲影像數據中的位置數據及形狀數據；基于所述位置數據及形狀數據，利用穿刺規劃模型，計算最優穿刺點、最優穿刺路徑和穿刺控制參數；根據所述最優穿刺路徑，以及所述穿刺控制參數，調整穿刺針具的姿態和運動狀態，控制所述穿刺針具到達所述最優穿刺點并刺向所述最優穿刺點處的人體血管。

進一步的，所述方法還包括：檢測穿刺過程中穿刺針具的受力狀態，并基于所述受力狀態判斷所述穿刺針具的刺入狀態。

進一步的，所述方法還包括：通過受力曲線展示所述刺入狀態；和/或，針對不同的所述刺入狀態，發出對應的提示信號。

其中，所述針對不同的所述刺入狀態，發出對應的提示信號的步驟進一步包括：記錄刺中血管提示信號發出后的穿刺時間，并且當判斷所述穿刺時間達到設定安全時間時，發出刺穿血管風險報警提示信號，提示停止穿刺操作。

其中，所述S2的步驟進一步包括：將所述實時血管模型中的血管與所述參照血管模型中的對應血管按相同間隔單元進行分段，并計算所述實時血管模型中的血管與所述參照血管模型中的血管上對應分段的橫截面積比值；基于所述橫截面積比值，確定所述實時血管模型中的血管上各段的穿刺可行性評價數據。