一种控制医用导丝在血管内游走的系统及方法与流程

1.本发明涉及医用技术领域，具体为一种控制医用导丝在血管内游走的系统及方法。


背景技术：

2.血管是指血液流过的一系列管道。人体除角膜、毛发、指(趾)甲、牙质及上皮等处外，血管遍布全身。按血管的构造功能不同，分为动脉、静脉和毛细血管三种。
3.现有方式医生人工控制导丝在血管内的游走，主要问题是在影像引导下导丝控制难度大，不能准确控制导丝行进方向、速度、精准度，手术风险大，手术时间长，病人痛苦大。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种控制医用导丝在血管内游走的系统及方法，解决了在影像引导下导丝控制难度大，不能准确控制导丝行进方向、速度、精准度，手术风险大，手术时间长，病人痛苦大的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种控制医用导丝在血管内游走的系统，包括患者影像数据系统，所述患者影像数据系统输出端和输入端通过导线电性连接有导丝游走路径系统，所述导丝游走路径系统的输出端和输入端通过导线电性连接有导丝姿态控制器，所述导丝姿态控制器的输出端和输入端通过导线电性连接有信号收发器，所述信号收发器的输出端和输入端通过导线电性连接有智能芯片电磁片定位器，所述智能芯片电磁片定位器的输出端和输入端通过导线电性连接有导丝，所述导丝的输出端和输入端通过导线电性连接有防碰撞系统，所述导丝姿态控制器和导丝输出端和输入端通过导线电性连接有导丝伺服机构。
8.所述导丝游走路径系统包括二维影像单元、三维重建单元、血管提取单元、路径单元、规划路径单元和坐标转换单元，所述二维影像单元的输出端与三维重建单元的输入端之间通过导线实现电性连接，所述三维重建单元的输出端与血管提取单元的输入端之间通过导线实现电性连接，所述血管提取单元的输出端与路径单元的输入端之间通过导线实现电性连接，所述路径单元的输出端与规划路径单元的输入端之间通过导线实现电性连接，所述规划路径单元的输出端与坐标转换单元的输入端之间通过导线实现电性连接。
9.所述防碰撞系统包括限位器和警报器，所述限位器的输出端与警报器的输入端之间通过导线实现电性连接。
10.优选的，所述路径单元包括自动中心路径和人工选定路径。
11.优选的，所述导丝伺服机构包括电机、机械臂、处理芯片、开关、电源器和急停按钮，所述开关的输出端与电源器的输入端通过导线实现电性连接，所述电源器的输出端与处理芯片的输入端通过导线实现电性连接，所述处理芯片的输出端与电机的输入端通过导
线实现电性连接，所述电机的输出端与机械臂的输入端通过导线实现电性连接，所述急停按钮的输出端与电机的输入端通过导线实现电性连接。
12.优选的，所述坐标转换单元用于将三维坐标值按照转换系数把像素值转换为公制毫米，并保存。
13.优选的，所述规划路径单元用于比较自动中心路径和人工选定路径两条路径对患者的适用情况后，并进行合并。
14.优选的，所述自动中心路径用于将血管中心点连接成线段。
15.优选的，所述人工选定路径用于人工对血管中心点进行选取。
16.本发明还公开一种控制医用导丝在血管内游走的方法，具体包括以下步骤：
17.s1、首先通过患者影像数据系统将患者的医学影像信息导入到导丝游走路径系统中，并通过二维影像单元生成二维影像，然后再通过三维重建单元进行三维重建，当三维重建后，其人体内的血管会通过影像进行显示，通过血管提取单元来选取影像中需要动手术的血管，并通过路径单元进行血管的选取，然后比较两条路径对患者的适用情况后，通过规划路径单元进行路径合并，合并后的路径作为“规划路径”，规划路径上每一个点的三维坐标值，并通过坐标转换单元按照转换系数把三维坐标像素值转换为公制毫米，并保存，然后手术开始后，把保存的坐标值发送给导丝姿态控制器，并接收导丝姿态控制器返回的智能芯片电磁片定位器的坐标值，在规划路径上用不同颜色区分已游走路径和未游走路径，通过信号收发器实时从智能芯片电磁片定位器中获取当前导丝头的三维坐标值和方向，并向导丝游走路径系统发送导丝头的位置信息，控制软件计算出规划坐标值和实时坐标值之间的夹角值，从而判断导丝头是否偏离规划路径和偏移量，把偏移量转换成导丝伺服机构上电机的旋转圈数和转速，从而控制导丝头的姿态，并通过导丝伺服机构带动导丝进行移动；
18.s2、把导丝转环固定在机械臂的电机上，然后通过开关开启电源器，通过接收导丝姿态控制器发来的信号，经处理芯片把指令发送给电机，电机按指定速度旋转指定圈数，并把执行结果反馈给导丝姿态控制器，带动导丝在血管中进行移动即可，最后遇紧急情况，可通过急停按钮中断当前系统的运行；
19.s3、另外将限位器安装在智能芯片电磁片定位器上，当导丝带动智能芯片电磁片定位器进行移动时，可以通过限位器来感应导丝与血管内壁之间的距离，当导丝快接触在血管的内壁时，其限位器会将信号输送到警报器，使警报器发出警报，到达预警的效果，然后当导丝恢复到正常范围后，其警报器就不会在发出警报；
20.s4、当通过路径单元进行血管路径选择时，通过自动中心路径把血管中心点连接成线段作为“中心路径”，另外人工选定路径进行人工选定导丝在血管内的游走路径点，即“锚点”，锚点越多路径越平滑，把相邻锚点连接成线段，所有锚点组成“选定路径”，当患者的血管状态较好处时，就使用自动中心路径，当患者的血管状态存在狭窄或病变处时，血管使用人工选定路径，可以通过自动和人工比较两条路径对患者的适用情况，可以提高了手术的准确性。
21.有益效果
22.本发明提供了一种控制医用导丝在血管内游走的系统及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
23.1、该控制医用导丝在血管内游走的系统及方法，通过患者影像数据系统将患者的
医学影像信息导入到导丝游走路径系统中，并通过二维影像单元生成二维影像，然后再通过三维重建单元进行三维重建，当三维重建后，其人体内的血管会通过影像进行显示，通过血管提取单元来选取影像中需要动手术的血管，并通过路径单元进行血管的选取，然后比较两条路径对患者的适用情况后，通过规划路径单元进行路径合并，合并后的路径作为“规划路径”，规划路径上每一个点的三维坐标值，并通过坐标转换单元按照转换系数把三维坐标像素值转换为公制毫米，并保存，然后手术开始后，把保存的坐标值发送给导丝姿态控制器，并接收导丝姿态控制器返回的智能芯片电磁片定位器的坐标值，通过信号收发器实时从智能芯片电磁片定位器中获取当前导丝头的三维坐标值和方向，并向导丝游走路径系统发送导丝头的位置信息，并通过导丝伺服机构带动导丝进行移动，按照病人个体情况设计手术预案，通过三维影像和规划导丝游走路径，提高了手术的准确性、安全性和治疗效果，工作效率大幅度提升，时间大幅度降低，导丝姿态自动控制可以显著提高手术安全性、缩短手术时间、提高手术精准度，整套系统功能齐备，操作简单，维护方便。
24.2、该控制医用导丝在血管内游走的系统及方法，通过路径单元进行血管路径选择时，通过自动中心路径把血管中心点连接成线段作为“中心路径”，另外人工选定路径进行人工选定导丝在血管内的游走路径点，即“锚点”，锚点越多路径越平滑，把相邻锚点连接成线段，所有锚点组成“选定路径”，当患者的血管状态较好处时，就使用自动中心路径，当患者的血管状态存在狭窄或病变处时，血管使用人工选定路径，可以通过自动和人工比较两条路径对患者的适用情况，可以提高了手术的准确性。
25.3、该控制医用导丝在血管内游走的系统及方法，通过将限位器安装在智能芯片电磁片定位器上，当导丝带动智能芯片电磁片定位器进行移动时，可以通过限位器来感应导丝与血管内壁之间的距离，当导丝快接触在血管的内壁时，其限位器会将信号输送到警报器，使警报器发出警报，到达预警的效果，然后当导丝恢复到正常范围后，其警报器就不会在发出警报，可以减少导丝与血管碰撞的风险。
附图说明
26.图1为本发明系统框图；
27.图2为本发明导丝游走路径系统框图；
28.图3为本发明路径单元框图；
29.图4为本发明导丝伺服机构框图；
30.图5为本发明防碰撞系统框图。
31.图中：1、患者影像数据系统；2、导丝游走路径系统；21、二维影像单元；22、三维重建单元；23、血管提取单元；24、路径单元；241、自动中心路径；242、人工选定路径；25、规划路径单元；26、坐标转换单元；9、导丝姿态控制器；10、信号收发器；11、导丝伺服机构；111、电机；112、机械臂；113、处理芯片；114、开关；115、电源器；116、急停按钮；12、智能芯片电磁片定位器；13、导丝；14、防碰撞系统；141、限位器；142、警报器。
具体实施方式
32.对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种控制医用导丝在血管内游走的系统，包括患者影像数据系统1，患者影像数据系统1输出端和输入端通过导线电性连接有导丝游走路径系统2，导丝游走路径系统2的输出端和输入端通过导线电性连接有导丝姿态控制器9，导丝姿态控制器9的输出端和输入端通过导线电性连接有信号收发器10，信号收发器10的输出端和输入端通过导线电性连接有智能芯片电磁片定位器12，智能芯片电磁片定位器12的输出端和输入端通过导线电性连接有导丝13，导丝13的输出端和输入端通过导线电性连接有防碰撞系统14，导丝姿态控制器9和导丝13输出端和输入端通过导线电性连接有导丝伺服机构11。
34.请参阅图2，导丝游走路径系统2包括二维影像单元21、三维重建单元22、血管提取单元23、路径单元24、规划路径单元25和坐标转换单元26，二维影像单元21的输出端与三维重建单元22的输入端之间通过导线实现电性连接，三维重建单元22的输出端与血管提取单元23的输入端之间通过导线实现电性连接，血管提取单元23的输出端与路径单元24的输入端之间通过导线实现电性连接，路径单元24的输出端与规划路径单元25的输入端之间通过导线实现电性连接，规划路径单元25的输出端与坐标转换单元26的输入端之间通过导线实现电性连接，坐标转换单元26用于将三维坐标值按照转换系数把像素值转换为公制毫米，并保存，规划路径单元25用于比较自动中心路径241和人工选定路径242两条路径对患者的适用情况后，并进行合并。
35.请参阅图5，防碰撞系统14包括限位器141和警报器142，限位器141的输出端与警报器142的输入端之间通过导线实现电性连接。
36.请参阅图3，路径单元24包括自动中心路径241和人工选定路径242，自动中心路径241用于将血管中心点连接成线段，人工选定路径242用于人工对血管中心点进行选取。
37.请参阅图4，导丝伺服机构11包括电机111、机械臂112、处理芯片113、开关114、电源器115和急停按钮116，开关114的输出端与电源器115的输入端通过导线实现电性连接，电源器115的输出端与处理芯片113的输入端通过导线实现电性连接，处理芯片113的输出端与电机111的输入端通过导线实现电性连接，电机111的输出端与机械臂112的输入端通过导线实现电性连接，急停按钮116的输出端与电机111的输入端通过导线实现电性连接。
38.本发明实施例提供一种技术方案：一种控制医用导丝在血管内游走的方法，具体包括以下步骤：
39.s1、首先通过患者影像数据系统1将患者的医学影像信息导入到导丝游走路径系统2中，并通过二维影像单元21生成二维影像，然后再通过三维重建单元22进行三维重建，当三维重建后，其人体内的血管会通过影像进行显示，通过血管提取单元23来选取影像中需要动手术的血管，并通过路径单元24进行血管的选取，然后比较两条路径对患者的适用情况后，通过规划路径单元25进行路径合并，合并后的路径作为“规划路径”，规划路径上每一个点的三维坐标值，并通过坐标转换单元26按照转换系数把三维坐标像素值转换为公制毫米，并保存，然后手术开始后，把保存的坐标值发送给导丝姿态控制器9，并接收导丝姿态控制器9返回的智能芯片电磁片定位器12的坐标值，通过信号收发器10实时从智能芯片电磁片定位器12中获取当前导丝13头的三维坐标值和方向，并向导丝游走路径系统2发送导丝13头的位置信息，并通过导丝伺服机构11带动导丝13进行移动；
40.s2、把导丝13转环固定在机械臂112的电机111上，然后通过开关114开启电源器115，通过接收导丝姿态控制器9发来的信号，经处理芯片113把指令发送给电机111，电机111按指定速度旋转指定圈数，并把执行结果反馈给导丝姿态控制器9，带动导丝13在血管中进行移动即可，最后遇紧急情况，可通过急停按钮116中断当前系统的运行；
41.s3、另外将限位器141安装在智能芯片电磁片定位器12上，当导丝13带动智能芯片电磁片定位器12进行移动时，可以通过限位器141来感应导丝13与血管内壁之间的距离，当导丝13快接触在血管的内壁时，其限位器141会将信号输送到警报器142，使警报器142发出警报，到达预警的效果，然后当导丝13恢复到正常范围后，其警报器142就不会在发出警报；
42.s4、当通过路径单元24进行血管路径选择时，通过自动中心路径241把血管中心点连接成线段作为“中心路径”，另外人工选定路径242进行人工选定导丝13在血管内的游走路径点，即“锚点”，锚点越多路径越平滑，把相邻锚点连接成线段，所有锚点组成“选定路径”，当患者的血管状态较好处时，就使用自动中心路径241，当患者的血管状态存在狭窄或病变处时，血管使用人工选定路径242，可以通过自动和人工比较两条路径对患者的适用情况，可以提高了手术的准确性。
43.另外导丝姿态控制器9中设置控制软件，控制软件进行对各种指令进行执行的作用，其中外部设置有计算机，用于将系统进行全部的连接，并保持它们之间通信畅通。
44.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。