[發(fā)明專利]基于自主控制的血管機器人的控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010544332.1
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111658144B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 張忠安;谷得安;鐘萍;覃士忠
• 申請（專利權）人: 青島市中心醫(yī)院
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權代理有限公司 11212
• 代理人: 朱廣

一種基于自主控制的血管機器人的控制方法，其包括如下步驟：S1、獲得CT掃描獲得的原始血管圖像信息，并將原始血管圖像信息繪制成三維血管骨架網(wǎng)絡圖像；根據(jù)三維血管骨架網(wǎng)絡圖像生成機器人導航路徑信息；S2、根據(jù)獲取的血管內(nèi)血液密度信息、血管機器人屬性信息、導航路徑信息生成血管機器人第一前進控制信息，通過第一前進控制信息控制血管機器人前進；S3、實時獲取血管機器人傳回的壓力信息，判斷壓力信息是否超過第一報警閾值，在超過第一報警閾值時，對第一前進控制信息進行調(diào)整得到第二前進控制信息；S4、根據(jù)機器人導航路徑信息判斷血管機器人是否達到預設虛擬位置，在達到預設虛擬位置時，根據(jù)CT掃描結果對預設位置進行校驗，在校驗通過時，確定血管機器人達到預設位置。

技術領域

本發(fā)明涉及智慧醫(yī)療技術領域，特別涉及一種基于自主控制的血管機器人的控制系統(tǒng)及方法。

背景技術

近些年，隨著傳感器技術、計算機技術和控制技術的快速發(fā)展，將機器人技術結合傳感器和醫(yī)學圖像等多種技術應用于醫(yī)療服務行業(yè)成為國內(nèi)外諸多學者研究的熱點。微創(chuàng)血管介入手術機器人作為醫(yī)療機器人的典型代表，人們對其在手術治療領域的關注度與日俱增，這也促使微創(chuàng)介入手術機器人成為國際機器人研究領域的熱點課題之一。

大部分的血管介入手術機器人系統(tǒng)都是采用主從結構，由醫(yī)生在主端掌控力反饋手控器或者操作桿等去控制從端導管的運動。傳感器檢測到的交互力信息需要經(jīng)過主手轉(zhuǎn)換才能被操作者感知，由于主手動力學性能的影響，操作者期望感受到的力反饋信息勢必會受到干擾。醫(yī)生也就無法像在傳統(tǒng)的手術中一樣真實的感知導管受到的力信息，不利于提高手術操作的安全性。

基于此，我國也自主研發(fā)和設計了具有力反饋功能的血管介入手術機器人系統(tǒng)。為了醫(yī)生的自身安全考慮，使醫(yī)生遠離X射線的輻射，該系統(tǒng)仍采用主從結構。醫(yī)生可以直接操作主端操作器上的導管，利用遙操作技術遠程控制從端導管的運動。從端控制器將采集到的從端導管的力信息通過電流形式反饋到主端，主端操作器再利用電磁感應原理實現(xiàn)力反饋，令醫(yī)生感知到導管前進受到的阻力信息。同時醫(yī)生可以通過高清圖像和多維信息監(jiān)控界面監(jiān)測從端導管的情況，根據(jù)觸覺和視覺反饋信息進行手術操作。

但現(xiàn)有技術中，現(xiàn)有的血管機器人和結構以及控制系統(tǒng)，依然是在從端通過導管對血管進行介入，使得導管和血管進行碰撞時容易使得血管造成損傷。于是，現(xiàn)有技術中也有采用微型機器人，通過魯棒控制運動控制器來控制微型機器人的導航路徑。

然而，由于血管內(nèi)血液成分、濃度，以及血管網(wǎng)絡的粗細、脈絡不同，導致微型機器人在血管內(nèi)定位、軌跡、運行控制精度達不到理想狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供基于自主控制的血管機器人的控制系統(tǒng)及方法。

一種基于自主控制的血管機器人的控制方法，其包括如下步驟：

S1、獲得CT掃描獲得的原始血管圖像信息，并將原始血管圖像信息繪制成三維血管骨架網(wǎng)絡圖像；根據(jù)三維血管骨架網(wǎng)絡圖像生成機器人導航路徑信息；

S2、根據(jù)獲取的血管內(nèi)血液密度信息、血管機器人屬性信息、導航路徑信息生成血管機器人第一前進控制信息，通過第一前進控制信息控制血管機器人前進；

S3、實時獲取血管機器人傳回的壓力信息，判斷壓力信息是否超過第一報警閾值，在超過第一報警閾值時，對第一前進控制信息進行調(diào)整得到第二前進控制信息；

S4、根據(jù)機器人導航路徑信息判斷血管機器人是否達到預設虛擬位置，在達到預設虛擬位置時，根據(jù)CT掃描結果對預設位置進行校驗，在校驗通過時，確定血管機器人達到預設位置。

在本發(fā)明所述的基于自主控制的血管機器人的控制方法中，

所述步驟S1還包括：

根據(jù)三維血管骨架網(wǎng)絡圖像以及導航坐標信息，對機器人的行駛軌跡進行分段，并設置各個分段的時間閾值切片信息。