体内导入装置的控制方法、系统和计算机可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及体内导入装置的控制方法、系统和计算机可读存储介质，装置包括导管、推送机构、绳驱动模块、绳固定模块和控制器；导管由多个节导管串联集成，每个节导管的管壁均设有骨架弹簧和导丝，导管一端的节导管中的导丝连接绳驱动模块，视为主动导管，其余导丝连接绳固定模块；方法包括：1)获取导管末端的推送速度，进而控制推送机构；2)获取导管末端的目标姿态，再基于最接近导管始端的主动导管的始端位置，根据主动导管的节变换矩阵，获取每个主动导管的旋转角度和弯曲角度，计算主动导管中各个导丝的长度变化量，从而控制对应的绳驱动模块。与现有技术相比，本发明专利技术实现了对导管的自动控制，在保证控制精确的同时，使得操作更加方便。方便。方便。

【技术实现步骤摘要】
体内导入装置的控制方法、系统和计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及体内导入
，尤其是涉及体内导入装置的控制方法、系统和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]支气管肺癌(简称肺癌)是世界范围内发病率及死亡率最高的恶性肿瘤，近年发病率及死亡率均呈逐年上升趋势。手术仍是目前肺癌最有效的治疗方法，但是由于早期肺癌临床表现无特异性，大多数患者确诊肺癌时已错过手术时机，而目前的化疗和放疗整体效果并不理想。早期诊断和手术是提高肺癌患者生存的关键，所以如何能在早期准确识别和诊断肺癌的技术就至关重要。
[0003]目前肺癌早期筛查常用的方法是经皮肺穿刺活检或针吸，以获取病灶样本进行活检，该方法准确率较高，但是往往受限于病灶的位置以及大小，较小的外周肺结节等不适用，并且有可能引发气胸等并发症。故体内穿刺成为了关注的重点。同时，常规支气管镜检查仅能见到支气管腔内的病灶，对其进行组织及细胞学检查，对支气管腔外病灶无法探及，仅能依靠盲式活检、刷检来诊断，取样往往不尽如人意。常规支气管镜也受限于其设备大小，无法到达较细的气管部位。
[0004]中国专利CN201910231360.5披露了一种改进型支气管镜，解决了现有的支气管镜在进行角度调节的时候，因现有调节模块在使用的时候容易出现滑动，不能很好的规定手指位置，这样在进行操作的时候不是很方便的问题。但其仍属于传统支气管镜范围，没有太大改动，当进行支气管镜镜检时仍存在操作不方便、易使患者支气管受损且难以进入更小的支气管分支的问题。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在操作不方便、易使患者支气管受损且难以进入更小的支气管分支的缺陷而提供一种控制方便的体内导入装置的控制方法、系统和计算机可读存储介质。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种体内导入装置的控制方法，所述体内导入装置包括导管、推送机构、绳驱动模块、绳固定模块和控制器；
[0008]所述推送机构用于带动所述导管前进和后退；
[0009]所述导管由多个节导管串联集成，每个节导管的内部设有沿节导管纵向分布的通孔，管壁设有沿节导管纵向分布的骨架弹簧和导丝，所述导管中远离所述推送模块的一端的一个或多个节导管中的导丝一一对应地连接所述绳驱动模块，所述导管中其余节导管中的导丝一一对应地连接所述绳固定模块；所述绳驱动模块和推送机构均连接所述控制器；
[0010]所述绳驱动模块包括电机驱动机构，该电机驱动机构的输出端连接所述导丝，用于缠绕和释放导丝；
[0011]将所述导管远离所述推送机构的一端视为末端，接近所述推送机构的一端视为始端，将连接有所述绳驱动模块的节导管视为主动导管；
[0012]所述控制方法包括：
[0013]推送步骤：获取所述导管末端的推送速度，根据该推送速度控制所述推送机构；
[0014]导丝驱动步骤：获取所述导管末端的目标姿态，基于该导管末端的目标姿态以及最接近所述导管始端的所述主动导管的始端位置，根据所述主动导管的节变换矩阵，获取每个所述主动导管的旋转角度和弯曲角度，从而计算每个所述主动导管中各个导丝的长度变化量，根据各个导丝的长度变化量控制对应的所述绳驱动模块。
[0015]进一步地，每个所述主动导管的旋转角度和弯曲角度的计算过程具体为，
[0016]构建所述导管末端的姿态相对于最接近所述导管始端的主动导管的始端姿态的整体姿态变换矩阵，根据最接近所述导管始端的主动导管当前的始端姿态和所述导管末端的目标姿态，对所述整体姿态变换矩阵进行求解，得到每个所述主动导管的旋转角度和弯曲角度。
[0017]进一步地，相邻的两个所述节导管间设有连接件，所述整体姿态变换矩阵的表达式为：
[0018][0019][0020]式中，n为从最接近导管尾端方向起主动导管的序号，为第n个主动导管尾端相对于始端的位姿变换矩阵，c为cos函数的简写，α
n
为第n个主动导管的旋转角度，β
n
为第n个主动导管的弯曲角度，s为sin函数的简写，L
n
为第n个主动导管的长度，d为连接件的长度。
[0021]进一步地，所述节导管的管壁沿同一圆周均匀设有三个所述导丝，所述主动导管中各个导丝的长度变化量的计算表达式为：
[0022][0023][0024][0025]式中，n为从最接近导管尾端方向起主动导管的序号，Δl
n1
为第n个主动导管中第1个导丝的长度变化量，Δl
n2
为第n个主动导管中第2个导丝的长度变化量，Δl
n3
为第n个主动导管中第3个导丝的长度变化量，r为主动导管中导丝所在圆周的半径，α
n
为第n个主动导管的旋转角度，β
n
为第n个主动导管的弯曲角度。
[0026]进一步地，根据各个导丝的长度变化量，通过PID控制对应的所述绳驱动模块。
[0027]进一步地，所述控制方法包括启动模式、前进控制模式和后退控制模式，
[0028]所述启动模式具体为，获取启动信号，控制所述体内导入装置整体运行；
[0029]所述前进控制模式具体为，获取前进控制信号，调整所述推送机构为驱动导管前进的第一转动方向，并执行所述推送步骤和导丝驱动步骤；
[0030]所述后退控制模式具体为，获取后退控制信号，调整所述推送机构为驱动导管后退的第二转动方向，并执行所述推送步骤和导丝驱动步骤；
[0031]进一步地，所述控制方法还包括暂停控制模式：获取暂停控制信号，控制所述推送机构和绳驱动模块停止动作。
[0032]进一步地，所述控制方法还包括紧急断电控制模式：获取紧急断电控制信号，控制所述体内导入装置整体断电。
[0033]本专利技术还提供一种体内导入装置的控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，处理器调用所述计算机程序执行如上所述的方法的步骤。
[0034]本专利技术还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储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行如上所述的方法。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0036](1)本专利技术采用多个节导管串联集成导管，各节导管的管壁设有骨架弹簧和导丝，通过控制导丝的长度实现对导管末端姿态的控制，通过推送机构控制导管整体的前进和后退；该方案对患者支气管壁损坏较小，对导管的可控性强、控制精度高、可进入更小支气管分支；
[0037]本专利技术对导丝的驱动可根据设定的导管末端的目标姿态以及主动导管整体的始端位置，对各主动导管的节变换矩阵进行求解，获取每个主动导管的旋转角度和弯曲角度，进而求得每个导丝的长度变化量，实现对导管的自动控制，在保证控制精确的同时，使得操作更加方便。
[0038](2)本专利技术考虑到越导管尾端的主动导管的旋转角度和弯曲角度变化，会影响到其它主动导管的变化，因此从尾端的主动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体内导入装置的控制方法，其特征在于，所述体内导入装置包括导管(1)、推送机构(2)、绳驱动模块(3)、绳固定模块和控制器(4)；所述推送机构(2)用于带动所述导管(1)前进和后退；所述导管(1)由多个节导管串联集成，每个节导管的内部设有沿节导管纵向分布的通孔(105)，管壁(103)设有沿节导管纵向分布的骨架弹簧(102)和导丝(101)，所述导管(1)中远离所述推送模块的一端的一个或多个节导管中的导丝(101)一一对应地连接所述绳驱动模块(3)，所述导管(1)中其余节导管中的导丝(101)一一对应地连接所述绳固定模块；所述绳驱动模块(3)和推送机构(2)均连接所述控制器(4)；将所述导管远离所述推送机构的一端视为末端，接近所述推送机构的一端视为始端，将连接有所述绳驱动模块的节导管视为主动导管；所述控制方法包括：推送步骤：获取所述导管末端的推送速度，根据该推送速度控制所述推送机构；导丝驱动步骤：获取所述导管末端的目标姿态，基于该导管末端的目标姿态以及最接近所述导管始端的所述主动导管的始端位置，根据所述主动导管的节变换矩阵，获取每个所述主动导管的旋转角度和弯曲角度，从而计算每个所述主动导管中各个导丝的长度变化量，根据各个导丝的长度变化量控制对应的所述绳驱动模块。2.根据权利要求1所述的一种体内导入装置的控制方法，其特征在于，每个所述主动导管的旋转角度和弯曲角度的计算过程具体为，构建所述导管末端的姿态相对于最接近所述导管始端的主动导管的始端姿态的整体姿态变换矩阵，根据最接近所述导管始端的主动导管当前的始端姿态和所述导管末端的目标姿态，对所述整体姿态变换矩阵进行求解，得到每个所述主动导管的旋转角度和弯曲角度。3.根据权利要求2所述的一种体内导入装置的控制方法，其特征在于，相邻的两个所述节导管间设有连接件，所述整体姿态变换矩阵的表达式为：节导管间设有连接件，所述整体姿态变换矩阵的表达式为：式中，n为从最接近导管尾端方向起主动导管的序号，为第n个主动导管尾端相对于始端的位姿变换矩阵，c为cos函数的简写，α
n
为第n个主动导管的旋转角度，β
n
为第n个主动导管的弯曲角度，s为sin函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐鹏，任纪媛，李雨晗，徐志宇，余有灵，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：