一种器械的自适应夹持方法、装置及介入手术机器人与流程

1.本发明涉及介入手术机器人技术领域，具体涉及一种器械的自适应夹持器械方法、装置及介入手术机器人。


背景技术：

2.我国心血管疾病的患者人数庞大，且处于持续上升阶段。据推算现心血管患病人数3.3亿，心血管病仍为城乡居民死亡的首要因素。2019年中国冠脉介入pci手术量100万余例，并保持着平均两位数的年增长率。未来随着我国人口老龄化的加剧，这一数量将保持较高速度的增长。就目前而言，中国血管介入领域仍处于快速发展阶段，进口替代和创新研发空间大。
3.目前，传统血管介入治疗方法会使医生长时间暴露在x射线的辐射下，给医生的健康造成了损害；另外，手部的局限性以及长时间穿繁重的铅衣都会使医生感到非常疲劳，疲劳和人手操作不稳定等因素会严重影响手术质量。机器人辅助血管介入手术技术是人工智能在医疗领域发展的必然产物，血管介入机器人系统使得医生能在手术室外操作，远离辐射，减少辐射暴露，操控精准，也为实现远程治疗提供了机会。因此，机器人辅助血管介入手术技术是血管介入治疗发展的重要方向。
4.在实际血管介入手术中，需要根据患者检查部位及治疗方案需要选择不同规格的导丝和导管，且数量与规格根据实际需求会有调整，即不同规格的导丝和导管尺寸等存在差异，对于同一个患者一次手术也往往需要用到不止一种规格的导丝和导管。
5.血管介入手术机器人可以通过床旁导丝和导管自动递送装置来代替医生徒手操控器械(包括导丝和/或导管)，但是对于不同规格的器械，血管介入手术机器人不能有效识别该器械的尺寸，并根据其实际尺寸提供对应的较佳的夹持方案。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种器械的自适应夹持方法及一种器械的自适应夹持装置，该方法和装置可以解决现有技术中血管介入手术机器人不能有效识别该器械的尺寸，并根据其实际尺寸提供对应的较佳的夹持方案的技术问题。
7.为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
8.一种器械的自适应夹持方法，包括以下步骤：
9.提供器械数据库，所述器械数据库包括多种器械的条码信息，和与所述条码信息对应的结构数据；
10.扫码器扫描第一器械上的条码，并反馈至所述器械数据库与所述条码信息进行配对；
11.当所述第一器械的条码与所述条码信息配对成功，便从所述器械数据库提取所述第一器械的夹持数据，并反馈至夹持设备；
12.所述夹持设备基于所述夹持数据夹持所述第一器械。
13.进一步的方案是，所述器械数据库包括多种器械的条码信息，和与所述条码信息对应的结构数据具体为：
14.收集多种所述器械的所述结构数据以及所述条码信息，分析所述结构数据和所述材质信息获取所述夹持数据，并将所述夹持数据与所述条码信息一一对应。
15.进一步的方案是，所述结构数据包括：所述结构数据包括所述器械的规格型号、尺寸、力学性能以及材质。
16.进一步的方案是，所述夹持数据包括：各所述器械的最佳夹持位置和最佳夹持变形量。
17.进一步的方案是，所述夹持设备上设置有用于检测夹持力的力传感器，所述力传感器实时反馈检测到的实际夹持力，并与所述最佳夹持力进行比对，若存在差异，则驱动所述夹持设备以调整所述实际夹持力趋近于所述最佳夹持力。
18.进一步的方案是，所述扫码器扫描第一器械的条码，并反馈至所述器械数据库与所述条码信息进行配对，还包括：
19.提供反馈设备，当所述第一器械的条码与所述条码信息配对失败时，所述器械数据库将所述配对失败信息反馈至所述反馈设备，并由所述反馈设备通过语音播报和/或显示匹配失败信息。
20.进一步的方案是，所述器械数据库为：能够分别与夹持设备和扫码器进行信息交互的云数据库，或为直接分别与所述夹持设备和所述扫码器链接的数据存储设备。
21.由此可见，相比现有技术，本发明通过提前录入完成市面上的器械的条码信息、结构信息，基于器械的结构信息进行测试获取其夹持数据，并一一对应的录入至器械数据库内。在手术过程中，当需要对患者使用第一器械时，先通过扫码器扫描第一器械上的条码，当条码与已经录入器械数据库的条码匹配对应之后，便能对已经录入完成的夹持数据进行提取，并将该夹持数据反馈至夹持设备，夹持设备基于夹持数据对器械进行夹持操作。如此，在基于不同的场景和使用需求时，均能随时对第一器械的包装上的条码进行扫描，通过夹持设备实现稳定自适应的夹持以扩大介入手术机器人对介入器械的兼容性，促进手术的有序完成。
22.一种器械的自适应夹持装置，其包括：存储模块，用于存储器械的条码信息、结构数据以及夹持数据；扫码模块，用于扫描第一器械上的条码，并将信息反馈至存储模块进行数据对比；夹持模块，获取所述存储模块反馈的夹持数据，并对所述第一器械按照所述夹持数据进行夹持；反馈模块，用于反馈所述扫码模块对所述第一器械的条码的扫码结果，若扫码配对成功，则反馈所述第一器械的结构数据和夹持数据；若扫码配对失败，则反馈所述第一器械的条码与所述存储模块中存储的信息无法匹配。
23.由此可见，本发明通过将器械的条码信息、结构数据以及夹持数据等录入在存储模块中，扫码模块能够将要使用的第一器械与存储模块中存储的数据进行匹配，便能提供夹持方案至夹持模块，夹持模块做具体夹持操作。这样，能够解决现有技术中存在的血管介入手术机器人不能有效识别该器械的尺寸，并根据其实际尺寸提供对应的较佳的夹持方案等问题。
24.一种介入手术机器人，包括：扫码器，其被配置为获取器械包装上的条码信息；
25.存储器，其被配置为存储器械对应的条码信息、结构数据以及夹持数据；
26.夹持器，其被配置为基于所述存储器的夹持数据夹持器械；
27.控制器，其被配置为根据上述的方法控制所述夹持器对所述器械的夹持位置和所施加的夹持力。
28.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的方法的步骤。
29.由此可见，本发明提供了一种计算机装置以及存储介质，其包括：一个或多个存储器，一个或多个处理器。存储器用于器械对应的条码信息、结构数据以及夹持数据；处理器用于将扫码器的结果进行比对、控制夹持器工作以及控制反馈其进行反馈等。
30.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
31.图1是本发明一种器械的自适应夹持方法的实施例的流程图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
33.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
34.如图1所示，本发明实施例提供一种器械的自适应夹持方法，包括以下步骤：
35.s1：提供器械数据库，所述器械数据库包括多种器械的条码信息，和与所述条码信息对应的结构数据；该条码信息为多种具体器械的条码的集合，各具体器械的条码分别对应有该具体器械的结构信息，多个具体器械的结构信息组合而成结构数据。该条码信息可为条形码、二维码，或其它可用于基于扫码获取相关产品数据的信息，此处并不对条码信息的种类进行唯一限定。
36.s2：扫码器扫描第一器械上的条码，并反馈至所述器械数据库与所述条码信息进行配对；此处的第一器械为上述的具体器械，第一器械的条码被扫码后与器械数据库内的条码信息进行配对，若有条码信息内有与第一器械的条码相同的，便该第一器械的条码配对成功，反之则失败。
37.s3：若所述第一器械的条码与所述条码信息配对失败，则反馈不匹配信息；若所述第一器械的条码与所述条码信息配对成功，便从所述器械数据库提取所述第一器械的夹持数据，并反馈至夹持设备；
38.s4：所述夹持设备基于所述夹持数据夹持所述第一器械。
39.相比现有技术，本发明通过提前录入完成市面上的器械的条码信息、结构信息，基于器械的结构信息进行测试获取其夹持数据，并一一对应的录入至器械数据库内。在手术过程中，当需要对患者使用第一器械时，先通过扫码器扫描第一器械上的条码，当条码与已
经录入器械数据库的条码匹配对应之后，便能对已经录入完成的夹持数据进行提取，并将该夹持数据反馈至夹持设备，夹持设备基于夹持数据对器械进行夹持操作。如此，在基于不同的场景和使用需求时，均能随时对第一器械的包装上的条码进行扫描，通过夹持设备实现稳定自适应的夹持以扩大介入手术机器人对介入器械的兼容性，促进手术的有序完成。
40.在步骤s1中，提供器械数据库包括：对市面上的器械(包括导丝和导管)进行信息收录，包括对器械的规格型号、三维尺寸、力学性能以及材质等信息。首先需要获取器械的主管道的直径，初步获取夹持该器械的第一夹持数据，再基于测试力学性能和材质等信息之后，进一步优化该第一夹持数据，在保障夹持稳定性的基础上，不影响该器械的正常工作。
41.在步骤s2中，在实际手术过程中，会先基于病人的实际病情和当前的手术阶段选择不同的第一器械，因此，在使用第一器械时，会需要先通过扫码器扫描第一器械上的条码，扫码完成该条码之后，会直接与存储于器械数据库内的条码信息进行对比，并根据对比结果进行后续操作。
42.在步骤s3中，基于s2的对比结果，当第一器械的条码无法与器械数据库内的条码信息匹配成功时，则通过反馈设备进行反馈设备不匹配，并提醒医生更换满足与数据库内信息匹配的器械，以防止出现不合规的器械在手术过程中被误用，可有效保障患者的安全。当第一器械的条码与器械数据库内的条码信息匹配成功时，则在反馈设备上提示匹配成功，并基于反馈的夹持数据，反馈至夹持设备，使得夹持设备可以按照夹持数据夹持该第一器械，以便于手术的正常进行。当该第一器械的条码配对成功，先提取该第一器械的条码对应的结构数据和夹持数据，且该第一器械的结构数据和夹持数据通过反馈设备反馈在显示器上，便于医生提取需要的信息，在医生选择具体的夹持递送方式之后，再将具体的夹持数据反馈至夹持设备，并由夹持设备进行下一步具体实际操作。
43.在步骤s4中，夹持设备基于夹持数据中记载的夹持处的尺寸信息、夹持器械的具体位置以及夹持器械的力度，便可对于该第一器械进行最佳的夹持效果。具体的，在实际手术过程中，对于第一器械的使用既包含对第一器械的夹持，还包括对第一器械的递送，在使用夹持设备完成夹持前，可先根据第一器械的结构数据进行夹持，每次夹持均在固定位置，当需要实际手术操作时及时停止即可。基于夹持数据便能规划夹持位置、第一器械递送长度，以及每一次递送后对于该第一器械的下一次夹持的夹持数据等信息，可有效提高手术效率。
44.在一个实施例中，所述器械数据库包括多种器械的条码信息，和与所述条码信息对应的结构数据具体为：收集多种所述器械的所述结构数据以及所述条码信息，具体地，为了保持所有器械的信息均有对应录入，需要对市面上所有的器械和后续实时上新的产品信息进行录入，包括对其产品型号、功能以及结构数据等信息进行收集，也同时收集其其夹持数据，以便于能够及时跟进兼容市面上的全部器械，以保障本自适应夹持器械方法能够满足所有合规器械的夹持。
45.在一个实施例中，所述夹持数据包括：各所述器械的最佳夹持位置和最佳夹持变形量。由于器械在手术过程中，器械处于一种夹持-递送-夹持的往复循环中，因此，需要确定该器械在运动过程中的的多个点的最佳夹持位置、每个最佳夹持位置的最佳夹持力度，以及由于器械本身结构特点需要注意的夹持方向，以避免影响该具体器械的实际使用效
果。另外，器械的夹持方向由夹持设备中的机械臂结构实现，该机械臂在空间上可多点位，且多角度保持工作状态。
46.在一个实施例中，所述夹持设备上设置有用于检测夹持力的力传感器，所述力传感器实时反馈检测到的实际夹持力，并与所述最佳夹持力进行比对，若存在差异，则驱动所述夹持设备以调整所述实际夹持力趋近于所述最佳夹持力。由于导丝和导管的直径本身存在差异，以导丝为例，治疗不同的病症或不同的手术阶段所采用的导丝直径本身就存在差异，还会因为其各自的特性有材质、力学性能等方面的差异，因此，若夹持设备可能因为不兼容所有器械的尺寸、材质，导致导丝在夹持递送过程中打滑，导管亦然。因此，在将任意一款具体的器械进行数据录入数据库之前，需要测试其尺寸、材质以及最佳夹持力，在实际夹持时，在夹持设备上设置能够实时检测最佳夹持力的力传感器，可有效保持良好的夹持效果。
47.在一个实施例中，所述若所述第一器械的条码与所述条码信息配对失败，则反馈不匹配信息，具体为：提供反馈设备，当所述第一器械的条码与所述条码信息配对失败时，所述器械数据库将所述配对失败信息反馈至所述反馈设备，并由所述反馈设备通过语音播报和/或显示匹配失败信息。具体地，在介入手术机器人中，包括夹持设备和用于控制该夹持设备的中控台，该反馈设备内置于中控台内，当对第一器械的条码扫码完成，匹配未完成，会在中控台显示未匹配成功的信息，还会通过语音播报以及设置指示灯闪烁等方式提示医生更换合规的器械。当匹配完成时，通过反馈设备在中控台上显示该第一器械的尺寸信息、结构信息等，且可由医生根据病人的病症在中控台设置该器械的递送速度和递送长度等信息，并经由反馈设备反馈至夹持设备和用于递送该第一器械的递送设备处。
48.在一个实施例中，所述器械数据库为：能够分别与夹持设备和扫码器进行信息交互的云数据库，或为直接分别与所述夹持设备和所述扫码器链接的数据存储设备。采用设置为云端的云数据库，可有利于数据的及时更新，当市面上推出新的导丝或导管时，器械数据库会同步跟进该器械的信息收录，采用信息随时同步的云数据库，可有效保障该器械的数据不会被误判为非合规器械，避免夹持设备无法有效对该器械进行夹持。而基于医院的保密性需求，该器械数据库也可为数据存储设备，该器械数据库保留于医院内，并定期对该器械数据库进行数据更新。
49.本发明实施例通过提前录入完成市面上的器械的条码信息、结构信息，基于器械的结构信息进行测试获取其夹持数据，在手术过程中，基于病人的病情选择合适的第一器械，扫码器扫描第一器械上的条码，当条码与已经录入器械数据库的条码匹配完成之后，医生还可以同步基于病人的病症选择该第一器械的递送速度和递送长度等，完成上述操作后，便可交由夹持设备自适应夹持，递送设备按照预设的递送速度和递送长度进行递送。如此，便能有针对性的根据病人的病症，选择合适的治疗方式。
50.本发明实施例还提供一种器械的自适应夹持装置，其包括：存储模块，用于存储器械的条码信息、结构数据以及夹持数据；扫码模块，用于扫描第一器械上的条码，并将信息反馈至存储模块进行数据对比；夹持模块，获取所述存储模块反馈的夹持数据，并对所述第一器械按照所述夹持数据进行夹持；反馈模块，用于反馈所述扫码模块对所述第一器械的条码的扫码结果，若扫码配对成功，则反馈所述第一器械的结构数据和夹持数据；若扫码配对失败，则反馈所述第一器械的条码与所述存储模块中存储的信息无法匹配。
51.本发明实施例通过将器械的条码信息、结构数据以及夹持数据等录入在存储模块中，扫码模块能够将要使用的第一器械与存储模块中存储的数据进行匹配，便能提供夹持方案至夹持模块，夹持模块做具体夹持操作。这样，能够解决现有技术中存在的血管介入手术机器人不能有效识别该器械的尺寸，并根据其实际尺寸提供对应的较佳的夹持方案等问题。
52.本发明实施例又提供一种介入手术机器人，包括：其被配置为获取器械包装上的条码信息的扫码器；其被配置为存储器械对应的条码信息、结构数据以及夹持数据的存储器；其被配置为基于所述存储器的夹持数据夹持器械的夹持器；其被配置为根据上述的方法控制所述夹持器对所述器械的夹持位置和所施加的夹持力的控制器。
53.本发明实施例通过将器械的条码信息、结构数据以及夹持数据等录入在存储器中，扫码器能够将要使用的第一器械与存储器中存储的数据进行匹配，便能提供夹持方案至夹持器，夹持器做具体夹持操作。这样，能够解决现有技术中存在的血管介入手术机器人不能有效识别该器械的尺寸，并根据其实际尺寸提供对应的较佳的夹持方案等问题。另外，本介入手术机器人的控制器还集成有反馈器，其被配置为能够基于扫码器的扫码结果反馈配对情况，并实时提醒医生器械状况。
54.本发明实施例再提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的步骤。
55.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
56.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。