一种介入手术机器人术中监控与保护方法及系统与流程

本发明涉及微创血管介入手术领域，涉及在介入手术机器人术中的实时监控与保护，更具体的说是涉及一种介入手术机器人术中监控与保护方法及系统。

背景技术：

1、目前，微创介入疗法是针对血管疾病的主要治疗手段,和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。

2、在介入手术中，操作导管导丝时，需要时刻小心，人体血管相对比较脆弱，如果在手术中一旦操作不当，可能对人体血管造成损伤，严重者可能危及病人生命。在手术过程中，医生需要实时监控多个位置的手术耗材状态和受力情况，以保证手术操作安全。

3、而对于介入手术机器人术中监控和保护存在如下几个方面的问题：

4、(1)推送导丝或导管过程中，对于导丝或导管的受力变化无法准确判断；

5、(2)在遇到确定导丝或导管受到阻力过大时刻，部分医生难以及时做出保护动作，从而可能造成手术事故；

6、(3)医生注意力往往聚焦在当前操作的手术耗材的头端，难以时刻注意到多个位置的耗材状态；

7、(4)缺少危险状况下的第一时间对应的响应和保护措施，可能造成手术时间延长，增加血管并发症等风险。

8、因此，如何解决上述介入手术机器人术中监控和保护存在的技术问题，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种介入手术机器人术中监控与保护方法及系统，其目的在于解决现有机器人手术中，缺少对导丝导管的受力准确判断、阻力过大时没有保护措施、缺少对术中多位置手术耗材状态监控、缺少危险状况时及时保护措施等问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供一种介入手术机器人术中监控与保护方法，包括以下步骤：

4、s1、根据读取dsa采集的实时血管图像，对介入手术机器人进行导丝推送到目标位置的过程进行监控；实时检测所述介入手术机器人的力反馈信息，并分析相同时刻的导丝头端形态是否有异常变化；综合判断所述导丝实时受到阻力的状态；当判断阻力过大，则进入保护阶段；

5、s2、当介入手术机器人将导丝推送到目标位置后，对介入机器人进行球囊/支架推送过程中导引导管、导丝的头端实时位置进行监控；当所述导引导管和/或导丝的实时位置偏离目标位置时，则进入保护阶段；当所述导引导管和/或导丝的实时位置正常时，持续执行位置监控，直至手术结束。

6、进一步地，对介入机器人进行球囊/支架推送过程中导引导管、导丝的头端实时位置进行监控；包括：

7、当所述导引导管实时位置偏离预定位置时，则进入保护阶段；

8、当介入手术机器人术中使用了边支导丝，且所述边支导丝实时位置偏离预定位置时，则进入保护阶段；

9、当所述主支导丝实时位置偏离预定位置时，则进入保护阶段；

10、当所述导引导管、边支导丝和/或主支导丝的实时位置正常时，持续执行位置监控，直至手术结束。

11、进一步地，所述步骤s1包括：

12、s101、读取实时dsa图像，识别出当前操作的导丝或导管头端；对介入

13、手术机器人进行导丝导管的操作过程进行监控；

14、s102、在操作过程中，读取时刻a的介入手术机器人实时力反馈数据，记为b；计算导丝或导管在正常无阻力推送时的平均力反馈数值，记为c；

15、s103、计算|b-c|/c是否大于第一阈值；如果小于第一阈值，则此时导丝或导管无推送阻力，属于相对安全状态，该状态记录为k；如果大于第一阈值且小于第二阈值，则此时导丝或导管有较小的推送阻力，记录该状态为m，发出警告小心操作提示；

16、s104、如果大于第二阈值，则此时导丝或导管有较大的推送阻力，属于相对危险的状态，该状态记录为n，发出警告提醒小心操作提示，并结合图像进行分析，根据之前的情况记录导丝或导管头端在正常时的形态为e，读取时刻a的dsa图像，观察图中导丝或导管头端的形态记录为d；

17、s105、分析并判断d和e之间的差异性，如果偏差较大，此时导丝或导管头端受到的阻力较大，记录该状态为f；如果偏差较小，此时导丝或导管头端受到的阻力较小，记录该状态为g；

18、s106、综合分析在时刻a导丝或导管头端的受力情况是否处于危险状态，

19、如处于危险状态，则进入保护阶段；如无危险，则时刻a切换到下一时刻，持续监控直到完成导丝或导管的推送过程。

20、进一步地，所述步骤s106包括：

21、s1061、如果时刻a时，检测同时属于状态n和f，则此时导丝或导管处于危险状况，进入保护阶段；如果属于状态n和g，则导丝或导管头端没有较大阻力，其尾端有阻力，发出警告提醒小心操作提示；

22、s1062、如果时刻a时，检测同时属于状态m和f，则此时导丝或导管处于危险状况，进入保护阶段；如果属于状态m和g，则导丝或导管头端没有较大阻力，其尾端有阻力，发出警告提醒小心操作提示；

23、s1063、如果时刻a时，检测同时属于状态k和f，则此时头端有较小阻力，发出警告提醒小心操作提示；如果属于状态k和g，则导丝或导管处于安全状态；

24、s1064、判断是否完成了导丝或导管的推送过程，如果完成，则结束导丝或导管的推送过程监控任务；如果未完成，则将时刻a切换到下一时刻，持续监控直到完成导丝或导管的推送过程。

25、进一步地，当对导引导管实时位置进行监控时，所述步骤s2包括：

26、s201、在导引导管位置监控流程中，读取实时dsa图像，识别出导引导管头端，此时导引导管已经处于放置完成，属于正常状态时，记录导引导管正常的位置坐标，记为a0(a，b)；

27、s202、记录在时刻a时，导引导管头端的位置坐标为h(c，d)；

28、s203、计算a0(a，b)和h(c，d)之间的移动距离；

29、s204、如果所述移动距离在第一预设范围内，此时导引导管位置处于安全状态，标记当前状态为s；

30、s205、如果所述移动距离在第二预设范围内，此时导引导管位置有移动趋势，处于非安全状态标记当前状态为t，向用户发出警告提示；所述第二预设范围的最大值大于第一预设范围的最大值；

31、s206、如果所述移动距离超出第二预设范围时，此时导引导管位置已明显移动，处于危险状态，将进入保护阶段；

32、s207、判断是否完成了手术操作，如果完成，则结束导引导管位置监控阶段的监控任务；如果未完成，则将时刻a切换到下一时刻，持续监控导引导管头端的位置情况。

33、进一步地，当对边支导丝实时位置进行监控时，所述步骤s2包括：

34、s301、在对边支导丝位置监控流程中，读取实时dsa图像，识别所述dsa图像中是否存在边支导丝；当存在边支导丝时，标记边支导丝的头端在移动到预定位置后的坐标b0(a，b)；

35、s302、记录在时刻a时边支导丝头端的位置坐标，记为j(c，d)；

36、s303、计算b0(a，b)和j(c，d)之间的移动距离；

37、s304、如果所述移动距离在第一预设范围内，此时边支导丝位置处于安全状态，标记当前状态为s；

38、s305、如果所述移动距离在第二预设范围内，此时边支导丝位置有移动趋势，处于非安全状态标记当前状态为t，向用户发出警告提示；所述第二预设范围的最大值大于第一预设范围的最大值；

39、s306、如果所述移动距离超出第二预设范围时，此时边支导丝位置已明显移动，处于危险状态，将进入保护阶段；

40、s307、判断是否完成了手术操作，如果完成，则结束边支导丝位置监控阶段的监控任务；如果未完成，则将时刻a切换到下一时刻，持续监控导引导管头端的位置情况。

41、进一步地，当对主支导丝实时位置进行监控时，所述步骤s2包括：

42、s401、在对主支导丝位置监控流程中，读取实时dsa图像，识别所述dsa图像中的主支导丝；此时主支导丝已经处于放置完成，属于正常状态时，标记主支导丝的正常预置位置的坐标c0(a，b)；

43、s402、记录在时刻a时主支导丝头端的位置坐标，记为m(c，d)；

44、s403、计算c0(a，b)和m(c，d)之间的移动距离；

45、s404、如果所述移动距离在第一预设范围内，此时主支导丝位置处于安全状态，标记当前状态为s；

46、s405、如果所述移动距离在第二预设范围内，此时主支导丝位置有移动趋势，处于非安全状态标记当前状态为t，向用户发出警告提示；所述第二预设范围的最大值大于第一预设范围的最大值；

47、s406、如果所述超出第二预设范围时，此时主支导丝位置已明显移动，处于危险状态，将进入保护阶段；

48、s407、判断是否完成了球囊或支架的推送，如果完成，则结束主支导丝位置监控阶段的监控任务；如果未完成，则将时刻a切换到下一时刻，持续监控主支导丝头端的位置情况。

49、进一步地，所述进入保护阶段的流程，包括：

50、(1)、在保护阶段流程中，判断危险信号是否来自图像和力反馈部分，如果是，则切断对应导丝或导管主端控制功能，自动控制介入手术机器人把导丝或导管回撤预设距离，并执行步骤(4)；

51、(2)如果不是来自图像和力反馈部分，则判断危险信号是否来自导引导管部分，如果是，则切断医生对所有主端操作的控制功能，并执行步骤(4)；

52、(3)如果不是来自导引导管部分，则危险信号来自导丝部分，切断医生对导丝操作的主端操作的控制功能，并执行步骤(4)；所述导丝包括主支导丝和/或边支导丝；

53、(4)执行停止对应电机的转动，同时发出危险提示信息，待问题被确认处理后，接收恢复控制功能的指令，恢复对介入手术机器人的控制功能。

54、第二方面，本发明实施例还提供一种介入手术机器人术中监控与保护系统，包括：

55、推送导丝受力监控模块，用于根据读取dsa采集的实时血管图像，对介入手术机器人进行导丝推送到目标位置的过程进行监控；实时检测所述介入手术机器人的力反馈信息，并分析相同时刻的导丝头端形态是否有异常变化；综合判断所述导丝实时受到阻力的状态；当判断阻力过大，则进入保护阶段；

56、导引导管及导丝位置监控模块，用于当介入手术机器人将导丝推送到目标位置后，对介入机器人进行球囊/支架推送过程中导引导管、导丝的头端实时位置进行监控；当所述导引导管和/或导丝的实时位置偏离目标位置时，则进入保护阶段；当所述导引导管和/或导丝的实时位置正常时，持续执行位置监控，直至手术结束。

57、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种介入手术机器人术中监控与保护方法，具有如下优势：

58、1、本发明所述方法，通过对推送导丝或导管过程中，实时图像和力反馈双重信息综合判断，可以更加准确的判断导丝或导管的受力状态，使得医生可以做出更准确的控制动作。

59、2、本发明所述方法，通对危险状态的自动保护机制，可以在导丝或导管受到阻力过大时，及时做出保护动作，从而避免造成手术事故，使得手术操作更加安全。

60、3、本发明所述方法，可以有效解决部分医生难以在术中监控多个位置手术耗材状态，可以使得医生注意力更加聚焦在当前操作的手术耗材的头端，使得手术效率更高。

61、4、本发明所述方法，通过危险状况下的第一时间对应的响应和保护措施，可以有效保护手术操作的安全，使得医生在操作时更加放心。