导管控制装置、方法和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种导管控制装置、方法和存储介质。所述装置包括：获取模块，用于获取导管半径、导管的实时位置、目标对象的实时呼吸振幅、以及第一三维模型；确定模块，用于根据实时位置，确定目标对象半径；第一控制模块，用于在目标对象半径与导管半径之差大于预设差值的情况下，根据第一配准矩阵和第一三维模型，控制导管在目标对象的第一分支中运行；第二控制模块，用于在目标对象半径与导管的半径之差不大于预设差值的情况下，根据实时呼吸振幅、预设呼吸振幅、实时位置、第一配准矩阵和第一三维模型，确定第二三维模型，控制导管在目标对象的第二分支中运行。采用本方法能够提高导管控制准确性。制准确性。制准确性。

【技术实现步骤摘要】
导管控制装置、方法和存储介质


[0001]本申请涉及机器人控制
，特别是涉及一种导管控制装置、方法和存储介质。

技术介绍

[0002]支气管镜手术中往往通过手动控制手柄或滚轮来实现导管的前进或者弯曲控制，进而在狭小的支气管腔内行进，直至到达病灶附近。然而，支气管的形状受呼吸影响较大，手动对导管进行控制存在导管控制准确性低的问题。
[0003]同时，导管控制过程中常用电磁传感器进行实时导航定位，电磁传感器只能反映几个磁片位置点在磁场发生器下的空间位置，没有姿态信息，且空间位置信息的精度不高，存在漂移现象。在需要借助X光、荧光成像来进行穿刺时，需要移走电磁传感器的磁场发生器，一旦磁场发生器位置发生改变，将导致配准矩阵不准确。在导管控制过程中基于电磁传感器进行实时导航定位，存在导管控制准确性低的问题。因此，亟需一种能够提高导管控制准确性的导管控制装置。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高导管控制准确性的导管控制装置、方法和计算机可读存储介质。
[0005]第一方面，本申请还提供了一种导管控制装置。所述装置包括：
[0006]获取模块，用于获取导管半径、导管在目标对象中运行时导管中各个导管位置点处的实时位置、目标对象的实时呼吸振幅、以及目标对象在预设呼吸振幅下的第一三维模型；目标对象包括第一分支和第二分支；
[0007]确定模块，用于根据实时位置，确定导管运行至目标对象中各个目标位置点处的目标对象半径；
[0008]第一控制模块，用于在目标对象半径与导管半径之差大于预设差值的情况下，根据第一分支中的实时位置和第一三维模型，确定第一配准矩阵；根据第一配准矩阵和第一三维模型，控制导管在目标对象的第一分支中运行；
[0009]第二控制模块，用于在目标对象半径与导管的半径之差不大于预设差值的情况下，根据实时呼吸振幅、预设呼吸振幅、实时位置、第一配准矩阵和第一三维模型，确定第二三维模型；根据第一三维模型和第二三维模型进行配准，得到第二配准矩阵和配准后的三维模型；基于第一配准矩阵、第二配准矩阵、第一三维模型和配准后的三维模型，控制导管在目标对象的第二分支中运行。
[0010]在其中一个实施例中，根据第一分支中的实时位置和第一三维模型，确定第一配准矩阵，第一控制模块还用于：
[0011]根据实时位置，通过三维重建，得到目标对象的第三三维模型；
[0012]根据第一分支对应的第三三维模型和第一分支对应的第一三维模型，通过刚体配
准，得到第一配准矩阵。
[0013]在其中一个实施例中，根据第一配准矩阵和第一三维模型，控制导管在目标对象的第一分支中运行，第一控制模块还用于：
[0014]根据第一三维模型，确定初始导航路径；
[0015]根据第一配准矩阵，对初始导航路径进行坐标转换，得到转换后的导航路径；
[0016]控制导管在目标对象的第一分支中按照转换后的导航路径运行。
[0017]在其中一个实施例中，根据实时呼吸振幅、预设呼吸振幅、实时位置、第一配准矩阵和第一三维模型，确定第二三维模型，第二控制模块还用于：
[0018]在实时呼吸振幅与预设呼吸振幅相等的情况下，确定各个导管位置点处的第一实时位置；
[0019]在实时呼吸振幅与预设呼吸振幅不相等的情况下，确定各个呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置；根据各个呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置、各个导管位置点处的第一实时位置、第一配准矩阵和第一三维模型，确定第二三维模型。
[0020]在其中一个实施例中，根据各个呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置、各个导管位置点处的第一实时位置、第一配准矩阵和第一三维模型，确定第二三维模型，第二控制模块还用于：
[0021]针对当前呼吸时刻，根据当前呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置和各个导管位置点处的第一实时位置，确定当前呼吸时刻下各个导管位置点处的位置偏移向量；
[0022]根据第一配准矩阵对位置偏移向量进行坐标转换，得到转换后的偏移向量；根据当前呼吸时刻下各个导管位置点处转换后的偏移向量和第一三维模型，确定第二三维模型。
[0023]在其中一个实施例中，根据当前呼吸时刻下各个导管位置点处转换后的偏移向量和第一三维模型，确定第二三维模型，第二控制模块还用于：
[0024]确定各个导管位置点在第一三维模型中对应的横截面以及对应的中心线；
[0025]根据当前呼吸时刻下各个导管位置点处的转换后的偏移向量对相应的横截面和相应的中心线进行更新，得到更新后的横截面和更新后的中心线；
[0026]根据各个呼吸时刻下各个导管位置点处的更新后的横截面和更新后的中心线，确定第二三维模型。
[0027]在其中一个实施例中，基于第一配准矩阵、第二配准矩阵、第一三维模型和配准后的三维模型，控制导管在目标对象的第二分支中运行，第二控制模块还用于：
[0028]确定校准周期；每个校准周期包括多个呼吸周期；
[0029]针对每个校准周期的首个呼吸周期，根据首个呼吸周期中各个呼吸时刻下各个导管位置点处的位置偏移向量和初始导航路径，确定首个呼吸周期中各个呼吸时刻下的动态导航路径；初始导航路径为基于第一三维模型得到；
[0030]针对每个校准周期的非首个呼吸周期，根据第二配准矩阵和初始导航路径，确定非首个呼吸周期中各个呼吸时刻下的动态导航路径；
[0031]根据第一配准矩阵，对各个校准周期中各个呼吸时刻下的动态导航路径进行坐标转换，得到转换后的动态导航路径；
[0032]基于配准后的三维模型，控制导管在目标对象的第二分支中按照转换后的动态导航路径运行。
[0033]在其中一个实施例中，基于配准后的三维模型，控制导管在目标对象的第二分支中按照转换后的动态导航路径运行，第二控制模块还用于：
[0034]控制虚拟相机在配准后的三维模型中按照转换后的动态导航路径运行，并获取虚拟相机采集到的实时虚拟图像；
[0035]获取导管在目标对象的第二分支中按照转换后的动态导航路径运行时采集到的实时真实图像；
[0036]确定实时虚拟图像与实时真实图像的相似度；
[0037]在相似度小于预设相似值的情况下，控制导管在目标对象的第二分支中停止运行；
[0038]在相似度不小于预设相似值的情况下，控制导管在目标对象的第二分支中按照转换后的动态导航路径运行。
[0039]第二方面，本申请提供了一种导管控制方法。所述方法包括：
[0040]获取导管半径、导管在目标对象中运行时导管中各个导管位置点处的实时位置、目标对象的实时呼吸振幅、以及目标对象在预设呼吸振幅下的第一三维模型；目标对象包括第一分支和第二分支；
[0041]根据实时位置，确定导管运行至目标对象中各个目标位置点处的目标对象半径；
[0042]在目标对象半径与导管半径之差大于预设差值的情况下，根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导管控制装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，用于获取导管半径、导管在目标对象中运行时导管中各个导管位置点处的实时位置、目标对象的实时呼吸振幅、以及目标对象在预设呼吸振幅下的第一三维模型；所述目标对象包括第一分支和第二分支；确定模块，用于根据所述实时位置，确定导管运行至目标对象中各个目标位置点处的目标对象半径；第一控制模块，用于在所述目标对象半径与所述导管半径之差大于预设差值的情况下，根据所述第一分支中的实时位置和所述第一三维模型，确定第一配准矩阵；根据所述第一配准矩阵和所述第一三维模型，控制导管在目标对象的第一分支中运行；第二控制模块，用于在所述目标对象半径与所述导管的半径之差不大于预设差值的情况下，根据所述实时呼吸振幅、所述预设呼吸振幅、所述实时位置、所述第一配准矩阵和所述第一三维模型，确定第二三维模型；根据所述第二三维模型和所述第一三维模型进行配准，得到第二配准矩阵和配准后的三维模型；基于所述第一配准矩阵、所述第二配准矩阵、所述第一三维模型和所述配准后的三维模型，控制导管在目标对象的第二分支中运行。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述根据所述第一分支中的实时位置和所述第一三维模型，确定第一配准矩阵，所述第一控制模块还用于：根据所述实时位置，通过三维重建，得到目标对象的第三三维模型；根据所述第一分支对应的第三三维模型和所述第一分支对应的第一三维模型，通过刚体配准，得到第一配准矩阵。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述根据所述第一配准矩阵和所述第一三维模型，控制导管在目标对象的第一分支中运行，所述第一控制模块还用于：根据所述第一三维模型，确定初始导航路径；根据所述第一配准矩阵，对所述初始导航路径进行坐标转换，得到转换后的导航路径；控制导管在目标对象的第一分支中按照所述转换后的导航路径运行。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述根据所述实时呼吸振幅、所述预设呼吸振幅、所述实时位置、所述第一配准矩阵和所述第一三维模型，确定第二三维模型，所述第二控制模块还用于：在所述实时呼吸振幅与预设呼吸振幅相等的情况下，确定各个导管位置点处的第一实时位置；在所述实时呼吸振幅与预设呼吸振幅不相等的情况下，确定各个呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置；根据各个呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置、各个导管位置点处的第一实时位置、所述第一配准矩阵和所述第一三维模型，确定第二三维模型。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述根据各个呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置、各个导管位置点处的第一实时位置、所述第一配准矩阵和所述第一三维模型，确定第二三维模型，所述第二控制模块还用于：针对当前呼吸时刻，根据所述当前呼吸时刻下各个导管位置点处的第二实时位置和各个导管位置点处的第一实时位置，确定所述当前呼吸时刻下各个导管位置点处的位置偏移向量；
根据所述第一配准矩阵对所述位置偏移向量进行坐标转换，得到转换后的偏移向量；根据所述当前呼吸时刻下各个导管位置点处转换后的偏移向量、和所述第一三维模型，确定第二三维模型。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述根据所述当前呼吸时刻下各个导管位置点处转换后的偏移向量和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：