CN115530989A - 一种手术导管机器人系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种手术导管机器人系统及控制方法，涉及医学手术技术领域。该系统包括：移动电磁驱动模块、移动导管进给模块、控制模块，移动导管进给模块包括：手术导管、永磁体，永磁体设置于手术导管的末端，移动电磁驱动模块、移动导管进给模块均连接控制模块，本系统中通过移动电磁驱动模块可以实现对手术导管的弯曲运动控制，通过移动导管进给模块可以实现对手术导管的进给运动的控制，相比手动绳驱动导管，本系统的手术导管机器人系统具有更高的自动化水平，能够实现对手术导管的精确驱动及控制，同时，移动电磁驱动模块的位置可调节，使得移动电磁驱动模块可以实时追踪永磁体的位置并对其进行运动方向的控制，实现了对手术导管的实时控制。

Description

一种手术导管机器人系统及控制方法

技术领域

本申请涉及医学手术技术领域，具体而言，涉及一种手术导管机器人系统及控制方法。

背景技术

微创手术是利用腹腔镜、胸腔镜、手术导管等现代医疗器械及相关设备进行的手术，其中，微创手术机器人集成了机器人、智能控制、传感器等，用于微创手术中。经血管介入机器人属于微创手术机器人的一种，主要用于血管介入手术。

现有技术中，经血管介入机器人进行经血管介入手术时，主要以医学手术导管作为主要手术工具，而医学手术导管通常采用内置细绳驱动的结构控制医学手术导管末端的方向转换，即现有的经血管介入机器人通过电机驱动细绳以控制医学手术导管的方向转换，但是，细绳驱动介入导管的体积较大，不适用于微细血管介入，并且，通过细绳驱动具有迟滞现象，使得对医学手术导管控制的准确性较低。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种手术导管机器人系统及控制方法，以解决现有技术中对医学手术导管控制的准确性较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种手术导管机器人系统，该系统包括：移动电磁驱动模块、移动导管进给模块、控制模块；所述移动导管进给模块包括：手术导管、永磁体，所述永磁体设置于所述手术导管的末端；

所述移动电磁驱动模块、所述移动导管进给模块均连接所述控制模块，使得所述控制模块根据所述移动导管进给模块中所述手术导管末端所述永磁体的位置信息，调节所述移动电磁驱动模块的位置，以通过所述永磁体调节所述手术导管的运动方向。

可选地，所述移动导管进给模块还包括：进给机构、第一六自由度机械臂；

所述手术导管的前端与所述进给机构刚性连接，以使得所述进给机构推动所述手术导管进行前进或者后退运动；

所述第一六自由度机械臂与所述控制模块连接，所述第一六自由度机械臂还与所述进给机构连接，以通过调整所述第一六自由度机械臂的状态，使得所述第一六自由度机械臂带动所述进给机构进行运动，以调整所述手术导管的位置。

可选地，所述移动电磁驱动模块包括：电磁线圈、第一连接件、第二六自由度机械臂；

所述第二六自由度机械臂通过所述第一连接件连接所述电磁线圈，所述第二六自由度机械臂连接所述控制模块，以通过调整所述第二六自由度机械臂的状态，使得所述第二六自由度机械臂调整所述电磁线圈的位置，以调整所述手术导管的运动方向。

可选地，所述电磁线圈包括：第一电磁线圈、第二电磁线圈；

所述第二六自由度机械臂通过所述第一连接件连接所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈，所述第一电磁线圈与所述第二电磁线圈呈直角设置。

可选地，所述手术导管机器人系统还包括：移动超声探头模块、显示交互模块；

所述控制模块连接所述移动超声探头模块，以采用所述移动超声探头模块探测所述手术导管的末端的超声影像；

所述移动超声探头模块还连接所述显示交互模块。

可选地，所述移动超声探头模块包括：超声探头、第二连接件、第三六自由度机械臂；

所述第三六自由度机械臂通过所述第二连接件连接所述超声探头，所述第三六自由度机械臂连接所述控制模块，以通过所述第三六自由度机械臂控制所述超声探头进行移动，以探测所述手术导管的末端对应的超声影像。

可选地，所述移动电磁驱动模块还包括：第一标定器支架，所述移动导管进给模块还包括：第二标定器支架，所述移动超声探头模块还包括第三标定器支架，以对所述移动电磁驱动模块、所述移动导管进给模块、所述移动超声探头模块进行标定。

可选地，所述移动电磁驱动模块设置在第一移动推车上，所述移动超声探头模块设置在第二移动推车上，所述移动导管进给模块设置在第三移动推车上，以对所述移动电磁驱动模块、所述移动超声探头模块、所述移动导管进给模块进行整体位置的移动。

第二方面，本申请实施例提供一种手术导管运动控制方法，该方法应用于上述第一方面的手术导管机器人系统中的控制模块，该方法包括：

接收通过显示交互模块输入的控制操作；

根据所述控制操作以及移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动电磁驱动模块的第一控制信号以及对于所述移动导管进给模块的第二控制信号；

根据所述第一控制信号调节所述移动电磁驱动模块的位置，根据所述第二控制信号控制所述移动导管进给模块中的进给机构，以通过所述永磁体以及所述进给机构控制调节所述手术导管的运动。

可选地，所述方法还包括：

根据所述移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动超声探头模块的第三控制信号；

根据所述第三控制信号调节所述移动超声探头模块的位置，使得所述移动超声探头模块实时追踪并探测所述移动导管进给模块中所述手术导管末端的超声影像。

本申请提供的一种手术导管机器人系统及控制方法，该手术导管机器人系统包括：移动电磁驱动模块、移动导管进给模块、控制模块，移动导管进给模块包括：手术导管、永磁体，永磁体设置于手术导管的末端，移动电磁驱动模块、移动导管进给模块均连接控制模块，使得控制模块根据移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，调节移动电磁驱动模块的位置，以通过永磁体调节手术导管的运动方向，本系统中通过移动电磁驱动模块可以实现对手术导管的弯曲运动控制，通过移动导管进给模块可以实现对手术导管的进给运动的控制，相比手动绳驱动导管，本系统的手术导管机器人系统具有更高的自动化水平，能够实现对手术导管的精确驱动及控制，同时，移动电磁驱动模块的位置可调节，使得移动电磁驱动模块可以实时追踪永磁体的位置并对其进行运动方向的控制，实现了对手术导管的实时控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种手术导管机器人控制方法的流程示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人控制方法的流程示意图；

图15为本申请实施例提供的一种手术导管机器人控制装置的示意图；

图16为本申请实施例提供的一种控制模块的示意图。

图标：移动电磁驱动模块11；移动导管进给模块14；控制模块10；手术导管1402、永磁体1401；手术床12；进给机构1403；第一六自由度机械臂1404；电磁线圈110；第一连接件1103；第二六自由度机械臂1104；第一电磁线圈1101、第二电磁线圈1102；移动超声探头模块13；显示交互模块15；超声探头1302；第二连接件1304；第三六自由度机械臂1305；第三标定器支架1303；第一移动推车1105；第二移动推车1301；第三移动推车1405；第四移动推车1504。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

微创手术机器人在近年来得到了大力的发展，得益于微器械的制造技术、机器人控制技术以及医疗影像技术的进步。经血管介入机器人属于微创手术机器人的一种，现阶段的经血管介入手术主要以医学手术导管作为主要手术工具，而医学手术导管通常采用内置细绳驱动的结构控制导管末端的弯曲，通过医护人员手动推动导管实现在血管内的运动方向，对医护人员的要求较高，而且通过细绳驱动具有迟滞现象，难以实现对医学手术导管的精准控制。

为了提高对医学手术导管控制的准确性，本申请提供了一种手术导管机器人系统及控制方法，在该手术导管机器人系统中，控制模块控制移动电磁驱动模块，使得移动电磁驱动模块产生的磁场与移动导管进给模块中永磁体互相作用，对手术导管施加磁场力与力矩，可以实现对移动导管进给模块中的永磁体进行驱动，进而实现对手术导管在体内运动的精准控制。

如下通过具体示例，对本申请实施例所提供的一种手术导管机器人系统进行解释说明。图1为本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图1所示，该手术导管机器人系统包括：移动电磁驱动模块11、移动导管进给模块14、控制模块10。

移动电磁驱动模块11用于实现血管介入手术中手术导管的可控弯曲运动。在本申请实施例中，手术导管进入人体内，在前进或者后退的同时，需要移动电磁驱动模块11控制其弯曲方向，示例地，前进的同时需控制其弯曲方向为左方，即手术导管向左前方进行运动。

移动导管进给模块14包括：手术导管1402、永磁体1401，其中，永磁体1401设置于手术导管1402的末端，手术导管1402在进入人体时，永磁体1401先进入，再带动手术导管1402进入。

在本申请实施例中，移动导管进给模块14可以控制其中的手术导管1402进行前进或者后退运动。

移动电磁驱动模块11、移动导管进给模块14均连接控制模块10，控制模块10可以根据移动导管进给模块14中手术导管1402末端的永磁体1401的位置信息，以及靶点方向，确定移动导管进给模块14中手术导管1402末端的弯曲方向，进而通过调节移动电磁驱动模块11的位置，使得移动电磁驱动模块11产生磁场，对移动导管进给模块14中的永磁体1401施加磁力和磁力矩使其弯曲到预先确定的弯曲方向。

移动导管进给模块14中的永磁体1401弯曲到预先确定的弯曲方向之后，再结合移动导管进给模块14的前进或者后退运动，可以实现手术导管在血管内的精准运动。

在本申请实施例中，当进行微创血管机器人介入手术时，患者躺在手术床12上，移动导管进给模块14中的永磁体1401和手术导管1402可以通过大腿动脉等进入人体，移动导管进给模块14推动手术导管1402进行前进运动，同时，移动电磁驱动模块11对手术导管1402末端的永磁体1401进行方向引导，实现手术导管的自动控制与自动运动，该系统能够完全代替医护人员进行手术导管1402的远程操作运动。

控制模块10可以为计算机主机，用于对移动电磁驱动模块11以及移动导管进给模块14进行控制。

本申请提供的一种手术导管机器人系统，本系统中通过移动电磁驱动模块可以实现对手术导管的弯曲运动控制，通过移动导管进给模块可以实现对手术导管的进给运动的控制，相比手动绳驱动导管，本系统的手术导管机器人系统具有更高的自动化水平，能够实现对手术导管的精确驱动及控制，同时，移动电磁驱动模块的位置可调节，使得移动电磁驱动模块可以实时追踪永磁体的位置并对其进行运动方向的控制，实现了对手术导管的实时控制。

在上述图1所示的一种手术导管机器人系统的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管机器人系统。可选地，图2为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图2所示，移动导管进给模块14还包括：进给机构1403、第一六自由度机械臂1404。

手术导管1402的前端与进给机构1403刚性连接，以使得进给机构1403推动手术导管1402进行前进或者后退运动。

在本申请实施例中，进给机构1403的驱动力为进给机构1403中的电机，因此，当进给机构1403中的电机转动时，可以推动手术导管1402进行前进或后退运动。

第一六自由度机械臂1404与控制模块10连接，控制模块10可以控制第一六自由度机械臂1404的状态，示例地，控制模块10可以控制第一六自由度机械臂1404中各个轴的旋转角度等。

第一六自由度机械臂1404还与进给机构1403连接，第一六自由度机械臂1404的状态发生改变时，其末端的位置会发生改变，即进给机构1403的位置会发生变化。具体地，进给机构1403与第一六自由度机械臂1404的末端关节相连。

控制模块10可调整第一六自由度机械臂1404的状态，使得第一六自由度机械臂1404带动进给机构1403进行运动，以调整手术导管1402的位置，即，通过第一六自由度机械臂1404的运动，可以根据患者介入口的位置调整进给机构1403，进而调整手术导管1402的位置与方向，从而实现介入方向的可调节性。

在手术进行前，固定第一六自由度机械臂1404的位置，在手术过程中，第一六自由度机械臂1404的位置固定不变，只改变进给机构1403的驱动力，进而推动手术导管1402进行前进或后退运动。

可选地，第一六自由度机械臂1404可以为型号UR5 e-Series的优傲机器人，当然，还可以为其他类型其他型号的机械臂，在本申请实施例中不作具体限制。

本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统，移动导管进给模块还包括：进给机构、第一六自由度机械臂，手术导管的前端与进给机构刚性连接，以使得进给机构推动手术导管进行前进或者后退运动，第一六自由度机械臂与控制模块连接，第一六自由度机械臂还与进给机构连接，以通过调整第一六自由度机械臂的状态，使得第一六自由度机械臂带动进给机构进行运动，以调整手术导管的介入方向以及介入位置，实现了介入方向以及介入位置的可调节性，同时，相比人为推动手术导管，本系统中通过进给机构的驱动力可以实现对手术导管的前进或后退运动的精准控制。

在上述图1所示的一种手术导管机器人系统的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管机器人系统。可选地，图3为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图3所示，移动电磁驱动模块包括：电磁线圈110、第一连接件1103、第二六自由度机械臂1104。

第二六自由度机械臂1104通过第一连接件1103连接电磁线圈110，其中，电磁线圈110与第一连接件1103相连接，第一连接件1103固定于六自由度机械臂1104的末端法兰上。其中，电磁线圈110可以产生磁场，并作用于永磁体1401。

第二六自由度机械臂1104连接控制模块10，控制模块10可以控制调整第二六自由度机械臂1104的状态，使得电磁线圈110的位置也发生改变，电磁线圈110的位置发生改变后，其与移动导管进给模块14中永磁体1401之间的磁场会发生改变，进而调整该永磁体1401以及手术导管1402的弯曲方向或者运动方向。

可选地，第一连接件1103还可以称为电磁线圈连接件。

在手术过程中，第二六自由度机械臂1104中的电磁线圈110的位置是不断进行改变的。

可选地，第二六自由度机械臂1104可以为型号UR5 e-Series的优傲机器人，当然，还可以为其他类型其他型号的机械臂，在本申请实施例中不作具体限制。

本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统，移动电磁驱动模块包括：电磁线圈、第一连接件、第二六自由度机械臂，第二六自由度机械臂通过第一连接件连接电磁线圈，第二六自由度机械臂连接控制模块，以通过调整第二六自由度机械臂的状态，使得第二六自由度机械臂调整电磁线圈的位置，以调整手术导管的运动方向，电磁线圈设置于第二六自由度机械臂的末端，可通过调节机械臂末端位姿来实现电磁线圈的移动，进而通过电磁线圈的移动实现手术导管的弯曲方向的可调节性，相比人为手动绳驱动导管，提高了对手术导管的运动方向的精准控制，同时，集成于移动机械臂末端的电磁线圈能够比固定外加磁场实现更大范围的引导。

在上述图3所示的一种手术导管机器人系统的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管机器人系统。可选地，图4为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图4所示，电磁线圈110包括：第一电磁线圈1101、第二电磁线圈1102。

第二六自由度机械臂1104通过第一连接件1103连接第一电磁线圈1101和第二电磁线圈1102，第一电磁线圈1101与第二电磁线圈1102呈直角设置。

两个电磁线圈呈90度放置，可以实现对永磁体1401以及手术导管1402在上下方向以及左右方向上的弯曲运动。

本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统，电磁线圈包括：第一电磁线圈、第二电磁线圈，第二六自由度机械臂通过第一连接件连接第一电磁线圈和第二电磁线圈，第一电磁线圈与第二电磁线圈呈直角设置，可以实现对永磁体以及手术导管在方向上、方向下、方向左、方向右、方向左下、方向左上、方向右下、方向右上、方向左偏上30度等多角度多方向上的弯曲运动，相比人为手动绳驱动导管，提高了弯曲方向的精准性以及多样性。

在上述图1所示的一种手术导管机器人系统的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管机器人系统。可选地，图5为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图5所示，手术导管机器人系统还包括：移动超声探头模块13、显示交互模块15。

控制模块10连接移动超声探头模块13，以采用移动超声探头模块13探测手术导管1402的末端的超声影像。

可选地，移动超声探头模块13的型号可以为美国Terason公司的uSmart3300。

在本申请实施例中，控制模块10可以控制移动超声探头模块13，使得移动超声探头模块13与患者进行实时接触，同时，控制移动超声探头模块13随着手术导管1402的末端的运动而运动，即移动超声探头模块13始终可以探测到手术导管1402的末端的超声影像。

移动超声探头模块13还连接显示交互模块15，可以将探测到的手术导管1402的末端的超声影像显示交互在显示交互模块15中以供医护人员查看。

移动超声探头模块13与患者身体进行接触并追踪手术导管1402的末端的位置进行成像显示交互，随着手术导管1402的末端移动，移动超声探头模块13也跟着移动，从而达到实时显示交互手术导管1402以及周围血管组织的效果，直到手术导管1402运动到术前规划的血栓靶点处。

可选地，若移动超声探头模块13中未包括显示设备，则外置显示交互模块15与其进行连接，若移动超声探头模块13中自带显示设备，则可通过其自带的显示设备显示手术导管1402的末端的超声影像。

可选地，本系统集成了移动电磁驱动模块11、移动超声探头模块13以及显示交互模块15，可用于微创机器人手术，例如磁驱动引导的血管介入手术。

在本申请实施例中，图6为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图6所示，显示交互模块15可以包括：超声操作键盘1501、显示器1502。显示器1502可以实现超声影像的实时显示，显示探测的超声影像，便于医护人员进行辅助观察，以及医护人员交互控制按钮。其中，通过超声操作键盘1501和/或对应的鼠标点击操作可以实现医护人员对手术导管1402的运程控制。

本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统，手术导管机器人系统还包括：移动超声探头模块、显示交互模块，控制模块连接移动超声探头模块，以采用移动超声探头模块探测手术导管的末端的超声影像，移动超声探头模块还连接显示交互模块，在手术过程中通过移动超声探头模块与患者身体的接触，将手术导管在患者体内的位置以及超声影像信息实时反馈到显示设备，便于医护人员对手术过程进行准确判断，从而对手术导管进行精准控制。

在上述图5所示的一种手术导管机器人系统的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管机器人系统。可选地，图7为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图7所示，移动超声探头模块13包括：超声探头1302、第二连接件1304、第三六自由度机械臂1305。

第三六自由度机械臂1305通过第二连接件1304连接超声探头1302，其中，超声探头1302在装配时套入第二连接件1304的空心部分中，第二连接件1304与第三六自由度机械臂1305末端的法兰相连，通过第三六自由度机械臂1305的运动或者状态改变，可实现超声探头1302与患者的实时接触与运动。

可选地，第二连接件1304还可称为超声探头连接件。

第三六自由度机械臂1305连接控制模块10，控制模块10可以控制第三六自由度机械臂1305的状态，使得第三六自由度机械臂1305调整超声探头1302的位置，控制超声探头1302进行移动，进而使得超声探头1302实时探测手术导管1402的末端对应的超声影像。

可选地，第三六自由度机械臂1305可以为型号UR5 e-Series的优傲机器人，当然，还可以为其他类型其他型号的机械臂，在本申请实施例中不作具体限制。

本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统，移动超声探头模块包括：超声探头、第二连接件、第三六自由度机械臂，第三六自由度机械臂通过第二连接件连接超声探头，第三六自由度机械臂连接控制模块，以通过第三六自由度机械臂控制超声探头进行移动，以探测手术导管的末端对应的超声影像，能够更精确的实时追踪导管末端位置，确认手术导管是否进行按规划路径运动及是否到达靶点，相比X-Ray及CT等影像系统，该移动超声探头模块具有结构紧凑、无辐射、可远程操作等优点，同时，使用移动超声探头模块可以对手术导管在人体内的位置进行实时定位，为医护人员提供病灶以及手术导管位置视觉反馈。

在上述图5所示的一种手术导管机器人系统的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管机器人系统。可选地，图8为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图8所示，移动超声探头模块13还包括第三标定器支架1303。第三标定器支架1303固定于第二连接件1304上的孔内，用于对移动超声探头模块13进行标定。

同时，移动电磁驱动模块11还包括：第一标定器支架，第一标定器支架可固定在第一连接件1103上，还可以固定在其他地方，在本申请实施例中不作具体限制，移动导管进给模块14还包括：第二标定器支架，第二标定器支架可固定在进给机构1403上，还可以固定在其他地方，在本申请实施例中不作具体限制，以分别对移动电磁驱动模块11以及移动导管进给模块14进行标定。

标定完成之后，将移动超声探头模块13、移动电磁驱动模块11以及移动导管进给模块14放置于统一的坐标系中，以实现位置信息之间的转换，进而使得将移动超声探头模块13可以实时跟踪移动导管进给模块14，同时，使得移动电磁驱动模块11可以对移动导管进给模块14中手术导管1402末端的永磁体1401施加磁力和磁力矩使其弯曲。

本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统，移动电磁驱动模块还包括：第一标定器支架，移动导管进给模块还包括：第二标定器支架，移动超声探头模块还包括第三标定器支架，以对移动电磁驱动模块、移动导管进给模块、移动超声探头模块进行标定，进而根据标定信息实时控制移动电磁驱动模块、移动导管进给模块、移动超声探头模块的位置，以实现它们之间的协同工作。

在上述图5所示的一种手术导管机器人系统的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管机器人系统。可选地，图9为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图9所示，移动电磁驱动模块11设置在第一移动推车1105上，图10为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图10所示，移动超声探头模块13设置在第二移动推车1301上，图11为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图11所示，移动导管进给模块14设置在第三移动推车1405上，进而实现对移动电磁驱动模块11、移动超声探头模块13、移动导管进给模块14进行整体位置的移动。

在手术进行之前，可对移动电磁驱动模块11、移动超声探头模块13、移动导管进给模块14分别选择一个合适的位置，在手术进行中，移动电磁驱动模块11、移动超声探头模块13、移动导管进给模块14的位置在通常情况下不发生改变。

图12为本申请实施例提供的另一种手术导管机器人系统的结构示意图，如图12所示，控制模块10可设置在第四移动推车1504上，以对控制模块10进行整体位置的移动。显示器1502与超声操作键盘1501固定于底座第四移动推车1504的上端面，使得显示交互模块15具有可移动性。

其中，每个六自由度机械臂的底座均固定在移动推车的上端面上，通过移动移动推车，可以实现各个模块的整体移动和搬运。

可选地，根据实际应用对机器人灵活度的需求，也可选用七自由度或其他自由度数的机械臂，在本申请实施例中不作具体限制。

本申请实施例提供的一种手术导管机器人系统，移动电磁驱动模块设置在第一移动推车上，移动超声探头模块设置在第二移动推车上，移动导管进给模块设置在第三移动推车上，以对移动电磁驱动模块、移动超声探头模块、移动导管进给模块进行整体位置的移动，提高了系统的便捷性。

在上述图1～图12所述实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种手术导管运动控制方法。图13为本申请实施例提供的一种手术导管运动控制方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是手术导管机器人系统中的控制模块。如图13所示，该方法包括：

S1301，接收通过显示交互模块输入的控制操作。

医护人员通过显示交互模块可以查看移动超声探头模块反馈的画面信息。具体地，移动超声探头模块将手术实时画面传输至显示交互模块，医护人员可通过显示交互模块观察手术导管在患者体内的具体位置，同时，控制模块计算手术导管末端的永磁体距离目标病灶的距离，以便于计算下一步手术导管的移动距离以及弯曲方向和半径。

显示交互模块可以连接用户的操作设备，使得医护人员可以对操作设备进行操作，示例地，若操作设备为鼠标，则医护人员可以通过鼠标点击屏幕上的位置按钮，该操作可以表示手术导管下一步需前进的预设距离以及弯曲半径。

控制模块连接显示交互模块，以接收显示交互模块用户输入指令的控制操作。

S1302，根据控制操作以及移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动电磁驱动模块的第一控制信号以及对于移动导管进给模块的第二控制信号。

控制模块获取手术导管末端永磁体的位置信息，在手术过程中，该位置信息为当前手术导管在人体中的位置信息。

医护人员进行控制操作之后，控制模块可以接收到手术导管下一步的位置信息，即对手术导管的控制信息。控制模块根据该控制信息、手术导管末端永磁体的位置信息以及手术导管当前所在血管的管道位置信息，可以得到手术导管当前位置到下一步的位置之间的路径的信息，该路径的信息可以包括：该路径中手术导管的实时弯曲信息、手术导管前进或后退的实时距离信息等。

若控制操作表示手术导管前进至下一步位置处，则需要确定手术导管在前进时的实时距离以及前进过程中的实时前进方向，该实时前进方向可以为手术导管的实时弯曲信息，示例地，手术导管可以向左弯曲45度前进1厘米达到下一步位置处。

在本申请实施例中，根据所述移动导管进给模块中所述手术导管末端所述永磁体的位置信息、控制信息以及所述手术导管所在血管的管道位置信息，生成产生进给机构运动的第二控制信号，根据第二控制信号可以推动所述手术导管进行前进或者后退运动，以同时调节所述手术导管末端所述永磁体在血管中的位置。

确定实时弯曲信息(手术导管的弯曲方向)以及实时距离(手术导管前进或者后退的实时距离)之后，由于手术导管在前进或者后退时对应的实时弯曲信息需要通过移动电磁驱动模块中的永磁体进行控制，因此，控制模块需根据实时弯曲信息，生成对于移动电磁驱动模块的第一控制信号，使得移动电磁驱动模块根据第一控制信号对手术导管的实时弯曲方向进行实时调节。

S1303，根据第一控制信号调节移动电磁驱动模块的位置，根据第二控制信号控制移动导管进给模块中的进给机构，以通过永磁体以及所述进给机构控制手术导管的运动。

控制模块将第一控制信号发送至移动电磁驱动模块，使得移动电磁驱动模块中的电磁线圈的位置进行实时改变，进而通过电磁线圈与永磁体之间的实时磁场，实时调节永磁体或者手术导管的弯曲方向。

控制模块将第二控制信号发送至移动导管进给模块，使得移动导管进给模块中的进给机构推动手术导管进行实时距离的前进或者后退运动。

将手术导管的弯曲方向结合实时距离的前进或者后退运动，即可控制手术导管在体内的运动。

本申请提供的一种手术导管运动控制方法，接收通过显示交互模块输入的控制操作，根据控制操作以及移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动导管进给模块的第二控制信号以及对于移动电磁驱动模块的第一控制信号，根据第一控制信号调节移动电磁驱动模块的位置，根据第二控制信号控制移动导管进给模块中的进给机构，以通过永磁体以及进给机构控制手术导管的运动，相比手动绳驱动导管，本方法实现了手术导管的自动控制，并且，可以提高对手术导管的控制的准确性。

在上述图13所述实施例的基础上，本申请实施例还提供了另一种手术导管运动控制方法。图14为本申请实施例提供的另一种手术导管运动控制方法的流程示意图，如图14所示，该方法还包括：

S1401，根据移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动超声探头模块的第三控制信号。

由于医护人员在手术过程中需要实时查看手术导管在患者体内的位置以及对应位置是否为靶点位置，因此，移动超声探头模块需要实时追踪移动导管进给模块中手术导管末端的超声影像，以供医护人员进行手术导管位置的实时查看，保证手术过程中的安全。

因此，控制模块需要对移动超声探头模块的位置进行控制，即根据移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动超声探头模块的第三控制信号，根据第三控制信号可对移动超声探头模块的位置进行控制。

S1402，根据第三控制信号调节移动超声探头模块的位置，使得移动超声探头模块实时追踪并探测移动导管进给模块中手术导管末端的超声影像。

使用移动的超声探头，可以更加精确的实时追踪手术导管末端，进而实时显示手术导管末端的超声影像。

本申请提供的一种手术导管运动控制方法，根据移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动超声探头模块的第三控制信号，根据第三控制信号调节移动超声探头模块的位置，使得移动超声探头模块实时追踪并探测移动导管进给模块中手术导管末端的超声影像，实现超声的实时引导，能够通过超声影像确认手术导管是否进行按规划路径运动及是否到达靶点，提高手术的安全性。

下述对用以执行的本申请所提供的一种手术导管运动控制装置、控制模块及存储介质等进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。

图15为本申请实施例提供的一种手术导管运动控制装置的示意图，如图15所示，该手术导管运动控制装置包括：

接收模块151，用于接收通过显示交互模块输入的控制操作。

生成模块152，用于根据控制操作以及移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动电磁驱动模块的第一控制信号以及对于移动导管进给模块的第二控制信号。

控制模块153，用于根据第一控制信号调节移动电磁驱动模块的位置，根据第二控制信号控制移动导管进给模块中的进给机构，以通过永磁体以及进给机构控制调节手术导管的运动。

可选地，调节模块154，用于根据移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动超声探头模块的第三控制信号；根据第三控制信号调节移动超声探头模块的位置，使得移动超声探头模块实时追踪并探测移动导管进给模块中手术导管末端的超声影像。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图16为本申请实施例提供的一种控制模块的示意图，该控制模块可以是具备计算处理功能的设备。

该控制模块包括：处理器1601、存储介质1602、总线1603。处理器1601和存储介质1602通过总线1603连接。

存储介质1602用于存储程序，处理器1601调用存储介质1602存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种手术导管机器人系统，其特征在于，所述手术导管机器人系统包括：移动电磁驱动模块、移动导管进给模块、控制模块；所述移动导管进给模块包括：手术导管、永磁体，所述永磁体设置于所述手术导管的末端；

所述移动电磁驱动模块、所述移动导管进给模块均连接所述控制模块，使得所述控制模块根据所述移动导管进给模块中所述手术导管末端所述永磁体的位置信息，调节所述移动电磁驱动模块的位置，以通过所述永磁体调节所述手术导管的运动方向。

2.根据权利要求1所述的手术导管机器人系统，其特征在于，所述移动导管进给模块还包括：进给机构、第一六自由度机械臂；

所述手术导管的前端与所述进给机构刚性连接，以使得所述进给机构推动所述手术导管进行前进或者后退运动；

所述第一六自由度机械臂与所述控制模块连接，所述第一六自由度机械臂还与所述进给机构连接，以通过调整所述第一六自由度机械臂的状态，使得所述第一六自由度机械臂带动所述进给机构进行运动，以调整所述手术导管的位置。

3.根据权利要求1所述的手术导管机器人系统，其特征在于，所述移动电磁驱动模块包括：电磁线圈、第一连接件、第二六自由度机械臂；

所述第二六自由度机械臂通过所述第一连接件连接所述电磁线圈，所述第二六自由度机械臂连接所述控制模块，以通过调整所述第二六自由度机械臂的状态，使得所述第二六自由度机械臂调整所述电磁线圈的位置，以调整所述手术导管的运动方向。

4.根据权利要求3所述的手术导管机器人系统，其特征在于，所述电磁线圈包括：第一电磁线圈、第二电磁线圈；

所述第二六自由度机械臂通过所述第一连接件连接所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈，所述第一电磁线圈与所述第二电磁线圈呈直角设置。

5.根据权利要求1所述的手术导管机器人系统，其特征在于，所述手术导管机器人系统还包括：移动超声探头模块、显示交互模块；

所述控制模块连接所述移动超声探头模块，以采用所述移动超声探头模块探测所述手术导管的末端的超声影像；

所述移动超声探头模块还连接所述显示交互模块。

6.根据权利要求5所述的手术导管机器人系统，其特征在于，所述移动超声探头模块包括：超声探头、第二连接件、第三六自由度机械臂；

所述第三六自由度机械臂通过所述第二连接件连接所述超声探头，所述第三六自由度机械臂连接所述控制模块，以通过所述第三六自由度机械臂控制所述超声探头进行移动，以探测所述手术导管的末端对应的超声影像。

7.根据权利要求5所述的手术导管机器人系统，其特征在于，所述移动电磁驱动模块还包括：第一标定器支架，所述移动导管进给模块还包括：第二标定器支架，所述移动超声探头模块还包括第三标定器支架，以对所述移动电磁驱动模块、所述移动导管进给模块、所述移动超声探头模块进行标定。

8.根据权利要求5所述的手术导管机器人系统，其特征在于，所述移动电磁驱动模块设置在第一移动推车上，所述移动超声探头模块设置在第二移动推车上，所述移动导管进给模块设置在第三移动推车上，以对所述移动电磁驱动模块、所述移动超声探头模块、所述移动导管进给模块进行整体位置的移动。

9.一种手术导管机器人控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1～8中任一手术导管机器人系统中的控制模块，所述方法包括：

接收通过显示交互模块输入的控制操作；

根据所述控制操作以及移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动电磁驱动模块的第一控制信号以及对于所述移动导管进给模块的第二控制信号；

根据所述第一控制信号调节所述移动电磁驱动模块的位置，根据所述第二控制信号控制所述移动导管进给模块中的进给机构，以通过所述永磁体以及所述进给机构控制所述手术导管的运动。

10.根据权利要求9所述的手术导管机器人控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述移动导管进给模块中手术导管末端永磁体的位置信息，生成对于移动超声探头模块的第三控制信号；

根据所述第三控制信号调节所述移动超声探头模块的位置，使得所述移动超声探头模块实时追踪并探测所述移动导管进给模块中所述手术导管末端的超声影像。

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