介入手术机器人系统以及导航方法技术方案

本申请提供了介入手术机器人系统以及导航方法，系统包括：控制装置和第一介入器械装置、第二介入器械装置，控制装置包括：术前数据处理模块，用于根据术前图像构建第一空间坐标系；术前路径规划模块，用于根据术前图像进行术前路径规划，生成第一手术路径；器械定位模块，用于获取介入器械装置的位置信息；功能学参数获取模块，用于获取功能学评价参数；控制装置用于根据位置信息确定出第一介入器械装置在第一空间坐标系中的位置，并控制第一介入器械装置沿着第一手术路径自第一源点到达第一目标位置，并在造影后获取功能学评价参数判断是否满足预设条件。本申请可以提前规划介入手术路径，自动控制介入器械运动，提高医生或者操作员的体验。者操作员的体验。者操作员的体验。

【技术实现步骤摘要】
介入手术机器人系统以及导航方法


[0001]本申请涉及介入手术机器人
，尤其涉及一种介入手术机器人系统以及导航方法。

技术介绍

[0002]导管以及导丝可用于许多微创医疗程序，以用于各种脉管系统疾病的诊断和治疗。这些程序通常包括导航导丝通过脉管系统，并经由导丝推进包括球囊或者支架的工作导管以进行治疗。通常情况下，导丝被推进到目标位置，诸如用于PCI手术的冠状动脉口，护套或者引导导管在导丝上被推进到目标位置，再进行造影程序，以可视化患者体内的病变位置。然后，医生或者操作员可以使用成像系统，将导丝或者工作导管导航至病变位置，以执行治疗程序。
[0003]目前，介入手术机器人系统针对脉管系统的导航主要应用于PCI手术，医生或者操作员通过操纵冠状动脉导丝或者导管递送至目标位置并恢复正常血流来达到治疗的目的。但是，在PCI手术进行之前还需要进行血管造影手术，通过获得的造影图像计算功能学评价参数(例如血流储备分数，FFR)可表明冠脉狭窄病变对远端血流产生的影像，诊断心肌是否缺血，以确定是否应当进行PCI手术。
[0004]另外，该系统主要用于帮助医生或者操作员执行手术，医生或者操作员位于工作站通过操作摇杆或者屏幕远程控制导丝或者导管，基本上仍然依靠人通过显示屏观察导丝或者导管的位置、形态，并对导丝或者导管进行推进、回撤、旋转等操作。因此，不可避免的出现误判的情况，导致手术时间长的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的至少一个技术问题，本申请提供了一种介入手术机器人系统，可以提前规划介入手术路径，自动控制介入器械运动，提高医生或者操作员的体验，并且具备诊断和治疗一体化的特性。
[0006]为了达到上述目的，本申请提供的技术方案如下所述：
[0007]一种介入手术机器人系统，包括：控制装置和与所述控制装置通信连接的第一介入器械装置、第二介入器械装置、驱动装置，所述控制装置包括：
[0008]术前数据处理模块，用于根据术前图像构建第一空间坐标系；
[0009]术前路径规划模块，用于根据术前图像进行术前路径规划，生成第一手术路径；
[0010]器械定位模块，用于获取所述介入器械装置的位置信息；
[0011]功能学参数获取模块，用于获取功能学评价参数；
[0012]所述控制装置用于根据所述位置信息确定出所述第一介入器械装置在所述第一空间坐标系中的位置，并通过控制所述驱动装置使所述第一介入器械装置沿着所述第一手术路径自第一源点到达第一目标位置，并在造影后获取所述功能学评价参数并判断是否满足预设条件，以在满足预设条件时控制所述驱动装置递送所述第二介入器械装置。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述控制装置包括：
[0014]术中数据处理模块，用于根据造影图像构建第二空间坐标系；
[0015]术中路径规划模块，用于根据造影图像进行术中路径规划，生成第二手术路径；
[0016]所述控制装置用于根据所述位置信息确定出所述第二介入器械装置在所述第二空间坐标系中的位置，以在满足预设条件时，控制所述第二介入器械装置沿着所述第二手术路径自第二源点到达第二目标位置。
[0017]作为一种优选的实施方式，所述功能学评价参数为FFR，所述预设条件为所述FFR小于预设值；当不满足预设条件时，所述控制装置用于根据所述第一手术路径以及器械定位模块，控制所述第一介入器械装置撤回。
[0018]作为一种优选的实施方式，所述第二源点与所述第一目标位置为相同位置，所述第二目标位置为造影图像中的病变位置；在满足预设条件时，所述控制装置用于控制所述第二介入器械装置沿着所述第一介入器械装置到达第二源点，再控制所述第二介入器械装置沿着所述第二手术路径到达第二目标位置。
[0019]作为一种优选的实施方式，所述术前图像为患者的历史影像，包括：人体中桡动脉至冠脉的组织，所述第一源点被设定为穿刺点的位置，所述第一目标位置被设定为冠脉开口位置；所述造影图像包括：人体中的冠脉组织，所述第二源点被设定为冠脉开口位置，所述第二目标位置被设定为病变位置。
[0020]作为一种优选的实施方式，所述系统包括：用于采集实时透视图像和造影图像的图像采集装置，所述图像采集装置与所述控制装置通信连接。
[0021]作为一种优选的实施方式，所述系统包括：与所述控制装置通信连接的造影注射装置，所述控制装置用于在所述第一介入器械装置到达第一目标位置后，控制所述造影注射装置以预定注射参数通过所述第一介入器械装置注射造影剂。
[0022]作为一种优选的实施方式，所述造影注射装置包括：用于采集心电信号和压力数据的压力采集模块；与所述压力采集模块相连的注射控制模块，所述注射控制模块在接收至所述控制装置发出的控制信号后，并基于所述心电信号和压力波形的预定周期注射造影剂。
[0023]作为一种优选的实施方式，所述术前数据处理模块包括：用于获取术前图像的术前图像获取单元；用于对术前图像进行三维建模的术前三维模型生成单元；用于对三维建模生成第一空间坐标系的第一空间坐标建立单元；
[0024]所述术中数据处理模块包括：用于获取造影图像的造影图像获取单元；用于对造影图像进行三维建模的术中三维模型生成单元；用于对三维建模生成第二空间坐标系的第二空间坐标建立单元。
[0025]作为一种优选的实施方式，所述术前路径规划模块包括：
[0026]用于在第一空间坐标系下生成与所述第一源点对应坐标的第一源点生成单元；
[0027]用于在第一空间坐标系下生成与所述第一目标位置对应坐标的第一目标位置生成单元；
[0028]用于在第一空间坐标系下生成与第一约束位置对应坐标的第一约束位置生成单元，所述第一约束位置至少为一个；
[0029]用于连接对应的第一源点、所述第一约束位置和所述第一目标位置的坐标的第一
手术路径生成单元，以生成第一手术路径。
[0030]作为一种优选的实施方式，所述术中路径规划模块包括：
[0031]用于在第二空间坐标系下生成与所述第二源点对应坐标的第二源点生成单元；
[0032]用于在第二空间坐标系下生成与所述第二目标位置对应坐标的第二目标位置生成单元，所述第二目标位置为所述造影图像中的病变位置；
[0033]用于在第二空间坐标系下生成与第二约束位置对应坐标的第二约束位置生成单元，所述第二约束位置至少为一个；
[0034]用于连接对应的所述第二源点、所述第二约束位置和所述第二目标位置的坐标的第二手术路径生成单元，以生成第二手术路径。
[0035]作为一种优选的实施方式，所述器械定位模块用于将所述采集的实时透视图像与术前图像、造影图像进行配准，并确定出所述第一介入器械装置在第一空间坐标系中的实时坐标、所述第二介入器械装置在第二空间坐标系中的实时坐标。
[0036]作为一种优选的实施方式，所述术前数据处理模块包括：用于根据所述术前图像获取冠脉优选投照体位的投本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介入手术机器人系统，其特征在于，包括：控制装置和与所述控制装置通信连接的第一介入器械装置、第二介入器械装置、驱动装置，所述控制装置包括：术前数据处理模块，用于根据术前图像构建第一空间坐标系；术前路径规划模块，用于根据术前图像进行术前路径规划，生成第一手术路径；器械定位模块，用于获取所述介入器械装置的位置信息；功能学参数获取模块，用于获取功能学评价参数；所述控制装置用于根据所述位置信息确定出所述第一介入器械装置在所述第一空间坐标系中的位置，并通过控制所述驱动装置使所述第一介入器械装置沿着所述第一手术路径自第一源点到达第一目标位置，并在造影后获取所述功能学评价参数并判断是否满足预设条件，以在满足预设条件时控制所述驱动装置递送所述第二介入器械装置。2.如权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述控制装置包括：术中数据处理模块，用于根据造影图像构建第二空间坐标系；术中路径规划模块，用于根据造影图像进行术中路径规划，生成第二手术路径；所述控制装置用于根据所述位置信息确定出所述第二介入器械装置在所述第二空间坐标系中的位置，以在满足预设条件时，控制所述第二介入器械装置沿着所述第二手术路径自第二源点到达第二目标位置。3.如权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述功能学评价参数为FFR，所述预设条件为所述FFR小于预设值；当不满足预设条件时，所述控制装置用于根据所述第一手术路径以及器械定位模块，控制所述第一介入器械装置撤回。4.如权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述第二源点与所述第一目标位置为相同位置，所述第二目标位置为造影图像中的病变位置；在满足预设条件时，所述控制装置用于控制所述第二介入器械装置沿着所述第一介入器械装置到达第二源点，再控制所述第二介入器械装置沿着所述第二手术路径到达第二目标位置。5.如权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述术前图像为患者的历史影像，包括：人体中桡动脉至冠脉的组织，所述第一源点被设定为穿刺点的位置，所述第一目标位置被设定为冠脉开口位置；所述造影图像包括：人体中的冠脉组织，所述第二源点被设定为冠脉开口位置，所述第二目标位置被设定为病变位置。6.如权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述系统包括：用于采集实时透视图像和造影图像的图像采集装置，所述图像采集装置与所述控制装置通信连接。7.如权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述系统包括：与所述控制装置通信连接的造影注射装置，所述控制装置用于在所述第一介入器械装置到达第一目标位置后，控制所述造影注射装置以预定注射参数通过所述第一介入器械装置注射造影剂。8.如权利要求7所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述造影注射装置包括：用于采集心电信号和压力数据的压力采集模块；与所述压力采集模块相连的注射控制模块，所述注射控制模块在接收至所述控制装置发出的控制信号后，并基于所述心电信号和压力波形的预定周期注射造影剂。9.如权利要求2或4所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述术前数据处理模块包括：用于获取术前图像的术前图像获取单元；用于对术前图像进行三维建模的术前三维模型生成单元；用于对三维建模生成第一空间坐标系的第一空间坐标建立单元；
所述术中数据处理模块包括：用于获取造影图像的造影图像获取单元；用于对造影图像进行三维建模的术中三维模型生成单元；用于对三维建模生成第二空间坐标系的第二空间坐标建立单元。10.如权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述术前路径规划模块包括：用于在第一空间坐标系下生成与所述第一源点对应坐标的第一源点生成单元；用于在第一空间坐标系下生成与所述第一目标位置对应坐标的第一目标位置生成单元；用于在第一空间坐标系下生成与第一约束位置对应坐标的第一约束位置生成单元，所述第一约束位置至少为一个；用于连接对应的第一源点、所述第一约束位置和所述第一目标位置的坐标的第一手术路径生成单元，以生成第一手术路径。11.如权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述术中路径规划模块包括：用于在第二空间坐标系下生成与所述第二源点对应坐标的第二源点生成单元；用于在第二空间坐标系下生成与所述第二目标位置对应坐标的第二目标位置生成单元，所述第二目标位置为所述造影图像中的病变位置；用于在第二空间坐标系下生成与第二约束位置对应坐标的第二约束位置生成单元，所述第二约束位置至少为一个；用于连接对应的所述第二源点、所述第二约束位置和所述第二目标位置的坐标的第二手术路径生成单元，以生成第二手术路径。12.如权利要求6所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述器械定位模块用于将所述采集的实时透视图像与术前图像、造影图像进行配准，并确定出所述第一介入器械装置在第一空间坐标系中的实时坐标、所述第二介入器械装置在第二空间坐标系中的实时坐标。13.如权利要求6所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述术前数据处理模块包括：用于根据所述术前图像获取冠脉优选投照体位的投照体位确定单元，所述图像采集装置基于所述冠脉优选投照体位调整投照体位。14.如权利要求1所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述术前数据处理模块包括：用于获取术前图像的术前血管状态参数的术前血管参数获取单元，其中所述术前血管状态参数包括：主动脉直径、冠脉直径、冠脉开口位置、冠脉扭曲角度、主动脉长度、冠脉长度。15.如权利要求2所述的介入手术机器人系统，其特征在于，所述术中数据处理模块包括：用于获取造影图像的术中血管状态参数的术中血管参数获取单元；用于获取造影图像中术中血液流速的术中流速计算单元；用于获取患者主动脉压力数据的主动脉压力获取单元；其中所述术中血管状态参数包括：冠脉长度、冠脉直径，所述功能学参数获取模块基于所述冠脉长度、所述冠脉直径、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广志，
申请(专利权)人：苏州润迈德智能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：