一种能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人的制作方法

1.本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.在进行经皮冠状动脉介入(pci)治疗时，需要先通过导丝引导导管到达冠状动脉口，对冠状动脉进行造影，此时需要将导丝撤回，通过注射泵注射造影剂进行血管造影，在造影结束确实病灶后，需将导丝重新插入，将导丝推送至撤回处位置，并进一步推送导丝至病灶处进行下一步的治疗。在进行冠状动脉支架植入术时，通常需要对狭窄病灶处先通过球囊进行预扩张，后撤出球囊，换用带有合适支架的球囊后，再次推送至病灶处，进行支架的放置。
4.如上所述，在整个手术过程中需要进行多次的导丝或球囊的撤回与再回位，目前均需要医生直接或间接的手动持续控制介入器械(导丝或球囊/支架等)撤回和再回位，对手术时间产生了一定的浪费。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，解决医生撤回和再回位手术时需手动持续操作介入器械造成的时间浪费问题。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
7.一种能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，包括：驱动机构、传感器及控制模块；所述控制模块接收第一控制信号，传感器获取第一位置数据并传输至所述控制模块，控制模块基于所述第一控制信号控制驱动机构驱动介入器械撤回；其中，所述第一控制信号为用户撤回信号，所述第一位置数据为介入器械撤回前的位置数据；所述控制模块接收第二控制信号，传感器获取第二位置数据并传输至所述控制模块，其中，所述第二控制信号为用户回位控制信号，所述第二位置数据为介入器械撤回后的位置数据；所述控制模块根据所述第一位置数据和第二位置数据控制驱动机构驱动介入器械回位。
8.本发明另一优选的实施方式中，自动撤回和回位的介入器械包括导丝、球囊、支架，驱动机构包括导丝驱动机构和球囊/支架驱动机构，传感器包括导丝传感器和球囊/支架传感器。
9.本发明另一优选的实施方式中，还包括导管位置传感器，导管位置传感器检测导管位置数据并传输至所述控制模块，控制模块根据介入器械第一位置数据和导管位置数据判断导管和介入器械的相对位置；如果介入器械位置超前于导管，则介入器械在导管前的
撤回过程中，控制介入器械驱动机构降低撤回速度并搓捻导丝后退；当介入器械撤到导管内后，则控制介入器械驱动机构快速撤回。
10.本发明另一优选的实施方式中，还包括力传感器，所述力传感器检测介入器械在撤回或回位中受到的阻力，当阻力超过阈值时停止后撤。
11.本发明另一优选的实施方式中，还包括告警模块，当阻力超过阈值时，告警模块向用户报警。
12.本发明另一优选的实施方式中，控制模块将介入器械当前位置与撤回的目标位置进行对比，若未到位则继续控制介入器械驱动机构执行撤回操作。
13.本发明另一优选的实施方式中，还包括器械安装检测传感器，用于检测是否发生介入器械更换。
14.本发明另一优选的实施方式中，当器械安装检测传感器检测到介入器械发生更换时向控制模块发送信号，控制模块控制介入器械进行校准，使介入器械到达固定标定零点处。
15.本发明另一优选的实施方式中，当介入器械发生更换时，控制模块根据校准之后的零点值和撤回后的位置数据计算出偏移值，并将偏移值带入到介入器械回位数据计算中。
16.本发明另一优选的实施方式中，当对导丝进行回位时，若导丝位置超前于导管位置，控制模块限定导丝最大回位值不超过当前导管所在位置。
17.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
18.1、目前无论是纯手动操作导丝的方式，还是利用介入机器人的摇杆操作导丝的方式，医生均需持续的控制导丝的前进、后退、旋转等简单动作，造成手术时间的浪费。本发明通过多传感器采集获取导丝或球囊/支架等介入器械进入人体的长度，并将此数据输入至控制模块，控制模块通过控制介入器械驱动机构，完成导丝或球囊/支架等介入器械的自动撤回与自动回位，减少实际血管介入手术中医生对导丝或球囊/支架等介入器械的撤回与回位简单动作的重复操作，节省了手术操作时间。
19.2、本发明撤回时通过检测导丝与导管的相对位置，控制导丝在导管前时搓捻导丝并缓慢回撤，在进入导管内后快速回撤，保证撤回安全的前提下提高了撤回速度。
20.3、在自动撤回与回位过程中，力传感器可以精准实时地获取导丝或球囊/支架等介入器械在运动过程中受到的阻力，并在阻力超过阈值时及时停止运动，保证了安全性。
21.4、本发明通过器械安装检测传感器检测介入器械是否发生更换，在发生更换后进行校准，并将偏移值带入回位数据计算中，保证了更换介入器械后的回位精度，使血管介入机器人更加满足实际需求。
22.本发明附加方面的优点将在下面的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1是本发明实施例的血管介入机器人驱动机构示意图；
26.图2是本发明实施例的撤回操作流程图；
27.图3是本发明实施例的回位操作流程图；
28.图中：1、导管驱动机构；2、导丝驱动机构；3、球囊/支架驱动机构；4、导管位置传感器；5、导丝位置传感器；6、球囊/支架位置传感器；
29.为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.正如背景技术所介绍的，目前均需要医生直接或间接的手动持续控制介入器械(导丝或球囊/支架等)撤回和再回位，对手术时间产生了一定的浪费，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人。
32.血管介入机器人的驱动机构如图1所示，导管驱动机构1在整个驱动结构的最前端，用于驱动控制导管的进退和旋转；导丝驱动机构2在中间段，用于驱动控制导丝的进退和旋转；球囊/支架驱动机构3在最后端，用于驱动控制球囊/支架的进退。
33.驱动机构的前端设有导管位置传感器4，用于检测导管进退的长度。导管驱动机构1后部设有导丝位置传感器5，导丝由导丝驱动结构驱动后进入导管驱动结构的导管中，经由导管进入人体，导丝位置传感器5可以准确获取导丝经过导管进退的长度。导丝驱动机构2后部设有球囊/支架传感器，球囊/支架在球囊/支架驱动机构3的驱动下由导丝引导通过导丝驱动机构2，最终经由导管进入人体，球囊/支架位置传感器6机构可以准确获取球囊/支架进退的长度。
34.血管介入机器人自动撤回部分的实现流程如图2所示：
35.血管介入机器人在检测到由用户通过控制按键下发的一键撤回的指令后，开始启用如图2所示的程序模块执行导丝或球囊/支架等介入器械的撤回操作。(具体执行导丝撤回还是执行球囊/支架的撤回由按下的相应按键来定，虽然执行机构不同，但执行逻辑相似，故将导丝和球囊/支架的撤回操作逻辑一同说明)
36.介入器械位置获取：导管、导丝和球囊/支架进退的位置由导管位置传感器、导丝位置传感器和球囊/支架位置传感器检测，并将上述数据存储到存储器中。本步操作将获取导管、导丝和球囊/支架的当前位置用于撤回操作的控制。
37.撤回：获取介入器械的位置后，控制模块将控制介入器械进行撤回操作。
38.若进行导丝的撤回操作，控制模块将通过判断导管和导丝的位置来判断其相对位置，如果导丝的位置超前于导管，在撤回过程中，控制模块将控制导丝驱动机构进行类人手操作搓捻导丝后退的操作控制导丝的缓慢旋转后撤直至导丝撤回导管内；当导丝后撤至导管内部后，因导丝在一个确定的通道中，所以控制模块将控制导丝驱动机构进行快速撤回；
39.若进行球囊/支架的撤回操作时，因球囊/支架依靠导丝引导进退，所以球囊/支架撤回时，控制模块判定其与导管的相对位置，在超出导管部分，球囊/支架以缓慢速度匀速
后撤，当撤回导管内后，控制模块将适当提高球囊/支架后撤速度。
40.阻力数据获取：在导丝驱动机构和球囊/支架驱动机构中，均设有力传感器，控制模块通过读取力传感器数据来获取导丝或球囊/支架在运动过程中受到的阻力。
41.判读阻力是否过大：在撤回过程中，判断导丝或球囊/支架在运动过程中受到的阻力是否超过会对血管造成伤害的阈值，若导丝或球囊/支架受到的阻力超过阈值，则立即停止撤回，并通过ui界面报警，此时由医生确定具体情况，选择采用手动撤回方式或是采用摇杆控制方式进行导丝或球囊/支架的撤回；若未超过则正常继续执行。
42.判断是否撤回到位：在每一个程序循环中控制模块都将导丝或球囊/支架的当前位置与撤回的目标位置进行对比，确定是否撤回到位，若未到位则继续执行撤回操作。
43.回撤数据存储：通过存储器存储撤回之后的位置，导管与导丝、球囊/支架的相对位置(在进行这三种介入器械回位时，控制模块用以判定相互的超前滞后关系)，以待回位操作使用。
44.血管介入机器人自动回位部分的实现流程如图3所示：
45.血管介入机器人在检测到由用户通过控制按键下发的一键回位的指令后，开始启用如图3所示的程序模块执行导丝或球囊/支架等介入器械的回位操作。(具体执行导丝回位还是执行球囊/支架的回位由按下的相应按键来定，虽然执行机构不同，但执行逻辑相似，故将导丝和球囊/支架的回位操作逻辑一同说明)
46.介入器械位置获取：控制模块通过导管位置传感器、导丝位置传感器和球囊/支架位置传感器获取各介入器械的位置值。
47.判断是否发生介入器械更换：有时在介入器械撤回之后需要更换介入器械，例如更换不同预弯导管、将导引导丝更换为工作导丝、更换不同大小的扩张球囊、扩张球囊更换为带支架球囊等。若需要在介入器械撤回之后进行介入器械更换，则需要医生手动操作对应的驱动机构，将需要更换的器械取下，并将新的器械重新安装，控制模块通过检测各驱动机构的器械安装检测传感器，判断是否有器械被取下的操作，若存在器械被取下重新安装的操作，则认为发生了介入器械更换操作，需要进行介入器械位置校准。
48.介入器械位置校准：控制模块检测到介入器械发生更换后，将控制对应的驱动机构对介入器械的位置进行校准，控制介入器械到达各自的固定标定零点处。具体的，控制模块检测到介入器械发生更换后，则控制模块判定为当前器械位置为不定值，故控制模块控制更换的器械进行后撤操作，直至撤回到各介入器械固定的标定零点处，主控制器通过检测此处安装的传感器信号的跳变来判定器械到达。需要说明的是，此固定标定零点位于最接近驱动机构部位，即标定零点位于较靠后的位置，介入器械的撤回操作通常不会撤回到标定零点的位置。
49.回撤数据获取：控制模块读取对应介入器械上一次进行撤回操作的数据值，包括撤回之前介入器械(导管、导丝、球囊支架等)的位置值、撤回之后介入器械的位置值以及撤回之前的导管与导丝、导管与球囊/支架的相对位置值。若介入器械发生更换，则需结合介入器械校准之后的零点值和撤回操作完成后介入器械的位置值计出偏移值，并将此值带入到介入器械回位数据计算中。
50.执行介入器械回位：若进行导丝的回位控制，导丝位置若超前于导管位置，为了保证导丝回位的安全性，控制模块将对其进行限定，限定其最大回位值不得超过当前导管所
在位置，剩余距离可由医生通过摇杆控制导丝驱动机构驱动导丝进行回位。导丝位置若滞后于导管位置则按照撤回位置进行回位；
51.若进行球囊/支架的回位操作，因球囊支架由导丝引导前进，所以无论球囊/支架滞后或超前于导管，控制模块都将按照撤回位置进行回位，在球囊/支架未超过导管时，球囊/支架以较快速度a进行回位操作，当球囊/支架运动到超前导管时，控制模块将回位速度减缓至b继续进行回位操作。
52.阻力数据获取：在导丝驱动机构和球囊/支架驱动机构中，均设有力传感器，控制模块通过读取力传感器数据来获取导丝或球囊/支架在运动过程中受到的阻力。
53.判断阻力是否过大：在回位过程中，判断导丝或球囊/支架在运动过程中受到的阻力是否超过会对血管造成伤害的阈值，若导丝或球囊/支架受到的阻力超过阈值，则立即停止回位，并通过ui界面报警，此时由医生确定具体情况，选择采用手动回位方式或是采用摇杆控制方式进行导丝或球囊/支架的回位；若未超过则正常继续执行。
54.是否回位成功：在每一个程序循环中控制模块都将导丝或球囊/支架的当前位置与回位的目标位置进行对比，确定是否回位到位，若未到位则继续执行回位操作。
55.回位数据存储：存储回位之前的位置，回位之后的位置，导管、导丝和球囊/支架的相对位置，以待后用。
56.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，包括：驱动机构、传感器及控制模块；所述控制模块接收第一控制信号，传感器获取第一位置数据并传输至所述控制模块，控制模块基于所述第一控制信号控制驱动机构驱动介入器械撤回；其中，所述第一控制信号为用户撤回信号，所述第一位置数据为介入器械撤回前的位置数据；所述控制模块接收第二控制信号，传感器获取第二位置数据并传输至所述控制模块，其中，所述第二控制信号为用户回位控制信号，所述第二位置数据为介入器械撤回后的位置数据；所述控制模块根据所述第一位置数据和第二位置数据控制驱动机构驱动介入器械回位。2.如权利要求1所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，自动撤回和回位的介入器械包括导丝、球囊、支架，驱动机构包括导丝驱动机构和球囊/支架驱动机构，传感器包括导丝传感器和球囊/支架传感器。3.如权利要求2所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，还包括导管位置传感器，导管位置传感器检测导管位置数据并传输至所述控制模块，控制模块根据介入器械第一位置数据和导管位置数据判断导管和介入器械的相对位置；如果介入器械位置超前于导管，则介入器械在导管前的撤回过程中，控制介入器械驱动机构降低撤回速度并搓捻导丝后退；当介入器械撤到导管内后，则控制介入器械驱动机构快速撤回。4.如权利要求1所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，还包括力传感器，所述力传感器检测介入器械在撤回或回位中受到的阻力，当阻力超过阈值时停止后撤。5.如权利要求4所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，还包括告警模块，当阻力超过阈值时，告警模块向用户报警。6.如权利要求1所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，控制模块将介入器械当前位置与撤回的目标位置进行对比，若未到位则继续控制介入器械驱动机构执行撤回操作。7.如权利要求1所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，还包括器械安装检测传感器，用于检测是否发生介入器械更换。8.如权利要求7所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，当器械安装检测传感器检测到介入器械发生更换时向控制模块发送信号，控制模块控制介入器械进行校准，使介入器械到达固定标定零点处。9.如权利要求8所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，当介入器械发生更换时，控制模块根据校准之后的零点值和撤回后的位置数据计算出偏移值，并将偏移值带入到介入器械回位数据计算中。10.如权利要求1所述的能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，其特征在于，当对导丝进行回位时，若导丝位置超前于导管位置，控制模块限定导丝最大回位值不超过当前导管所在位置。

技术总结
本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种能够自动撤回和回位介入器械的血管介入机器人，包括：驱动机构、传感器及控制模块；控制模块接收第一控制信号，传感器获取第一位置数据并传输至控制模块，控制模块基于第一控制信号控制驱动机构驱动介入器械撤回；第一控制信号为用户撤回信号，第一位置数据为介入器械撤回前的位置数据；控制模块接收第二控制信号，传感器获取第二位置数据并传输至控制模块，第二控制信号为用户回位控制信号，第二位置数据为介入器械撤回后的位置数据；控制模块根据第一位置数据和第二位置数据控制驱动机构驱动介入器械回位。解决了医生撤回和再回位手术时需手动持续操作介入器械造成的时间浪费问题。持续操作介入器械造成的时间浪费问题。持续操作介入器械造成的时间浪费问题。


技术研发人员：王迎智 田飞 张萍萍
受保护的技术使用者：极限人工智能有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/7/19