CN105054976A - 防止介入针误动作的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防止介入针误动作的装置和方法，在姿态控制部件上设置检测部件，用于检测介入针的状态：当前时刻穿刺过程未开始或已结束，检测部件检测不到介入针，则其输出信号不发生变化；若当前时刻穿刺过程正在进行，即检测部件检测到介入针穿入或者穿过姿态控制部件，其输出信号发生变化，误操作预判与纠错机制启动。本发明防止人为误操作等导致介入针在受术者体内的误动作给受术者带来伤害，增强系统鲁棒性、安全性，提高系统的风险预估与纠错能力。

Description

防止介入针误动作的装置和方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更加具体地说，涉及前列腺手术的医疗器械。

背景技术

前列腺是人体非常少有的、具有内、外双重分泌功能的性分泌腺，如栗子，底朝上，与膀胱相贴，尖朝下，抵泌尿生殖膈，前面贴耻骨联合，后面依直肠，前列腺腺体的中间有尿道穿过，扼守着尿道上口，所以前列腺有病，排尿首先受影响。当前列腺出现病变时，一种方法是“直肠指诊”，触知前列腺背面，凭借医生的经验来进行判断，另一种方法是进行前列腺活检，即从前列腺取出组织的一小部分作为样品，由病理学家或者专业医生在显微镜下进行检查。

前列腺活检一般在泌尿外科进行，用时大约在15—20分钟，通常使用直肠超声(TRUS)进行前列腺的显影，在直肠超声的显影帮助下，医生使用活检枪对前列腺的病灶区域进行取样。在进行取样过程中，活检枪可选择穿过直肠壁，或者经会阴进入前列腺。临床上的前列腺活检和放射性粒子植入机器人系统需要高精度电机主导控制，在进入人体进行采样时，这个过程中人为操作和机器操作容易因某些因素导致活检枪在体内出现误操作，存在诸多问题：(1)软件保护存在不确定性与迟滞性，且受超声影像精度及实时性的限制；一旦软件崩溃，将无法及时进行风险提示、并有可能提供错误信息；若术者在无软件保护下继续实施穿刺，可能给受术者带来伤害；(2)尽管机械上还有其他装置加以保护，但人为的误操作难以绝对避免，当介入过程尚未结束，由于术者的失误强行开始下一次介入过程，将难以避免地伤害受术者。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防止介入针误动作的装置和方法，防止人为误操作或软件保护失效导致介入针在受术者体内的误动作给受术者带来伤害，增强系统鲁棒性、安全性，提高系统的风险预估与纠错能力。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

防止介入针误动作的装置，包括姿态控制部件和检测部件，其中：

在姿态控制部件前端设置第一开口，用于介入针穿出整个姿态控制部件；在姿态控制部件后端设置第二开口，用于介入针穿入整个姿态控制部件；

在姿态控制部件的中心且沿着轴向方向设置贯穿整个姿态控制部件的介入针通道；

第一开口、介入针通道和第二开口构成介入针在姿态控制部件中的贯穿轨道，即介入针穿入时沿着“第二开口—介入针通道—第一开口”方向贯穿整个姿态控制部件；贯穿轨道所确定的直线为介入针目标路径。

检测部件，设置在介入针目标路径上，用于采集介入针的位置信号，以判断介入针的运行状态。在上述技术方案中，姿态控制部件整体为圆柱体，或者长方体。

在上述技术方案中，检测部件为红外传感器，通过红外探测介入针的位置；或者光电传感器，通过光电信号探测介入针的位置；或者限位开关，通过行程信号探测介入针位置。

在上述技术方案中，检测部件设置在姿态控制部件的外部表面，选择设置在第一开口的外侧，或第二开口的外侧，或同时设置在第一开口的外侧和第二开口的外侧。

在上述技术方案中，检测部件设置在姿态控制部件的内部，即介入针通道的通道壁上，选择设置在第一开口的内侧，或者第二开口的内侧，或者沿第二开口至第一开口方向的介入针通道的通道壁上，或同时设置在第一开口内侧、第二开口内侧和沿第二开口至第一开口方向的介入针通道的通道壁上。

在上述技术方案中，检测部件设置在介入针目标路径(即介入针通道所在直线)上、且与姿态控制部件分离的位置，例如，在介入针目标路径上，在远离患者的方向上距离第二开口0.1-0.3厘米处，或者在患者与第一开口之间，距离第一开口0.1-0.3厘米处，或者同时予以设置。

在进行使用时，姿态控制部件受软件控制进行姿态调整，以使“第二开口—介入针通道—第一开口”的贯穿轨道位于软件计算得到的介入针目标路径上，即将介入针从该姿态控制部件中穿过后可按照既定目标路径实施穿刺，不需要再进行穿刺线路的调整。当介入针在介入针目标路径上行进时，检测部件实时监控介入针的状态，并将介入针状态传送给控制器，检测部件检测到介入针时，说明介入手术正在进行，由控制器发出禁止动作信号，用于禁止控制姿态控制部件的电机动作，锁定姿态控制部件的当前位置，即将此时的外部控制信号视为误操作而不予执行。本发明的技术方案在软件保护的基础上，增加一级硬件风险控制，形成对受术者的双重保护；若软件保护失效，也可有效避免介入针误动作给受术者造成的伤害。

若当前时刻穿刺过程未开始或已结束，检测部件检测不到介入针的信号，控制器不发出禁止动作信号，当接收到外部指令时，控制器会根据需要的穿刺路径向控制姿态控制部件的电机发送姿态调整信号，调整其转向、转速等，以实现对该姿态控制部件的位置、角度等的调整。

根据检测部件设置的不同位置，在现实操作过程中优选在第一开口的外侧的姿态控制部件上进行检测部件的设置，原因：当介入针针尖穿出第一开口后(达到第一开口外侧检测部件的检测区域)，介入针已经临近病患的皮肤，此时需要确保穿刺路径的准确，由控制器锁定姿态控制部件的当前位置，以便进行准确穿刺；当介入针由第一开口外侧(第一开口外侧检测部件的检测区域)退回至姿态控制部件的介入针通道时，说明本次穿刺已经完成，锁定解除，由控制器控制姿态控制部件为下一次穿刺进行位置调整，可有效缩短手术时间。

选择在介入针目标路径设置多个检测部件，以实现介入针位置的检测与介入针动态信息的获取。多个检测部件中的任何一个检测到介入针时，说明穿刺已经开始或正在进行，由控制器发出禁止动作信号，用于禁止控制姿态控制部件的电机动作，锁定姿态控制部件的当前位置，即将此时的外部控制信号视为误操作而不予执行。根据多个检测部件是否检测到介入针、以及检测到介入针的先后顺序、检测部件的安装位置以及检测部件之间的距离，计算得到介入针的动态信息：(1)根据检测部件是否检测到介入针、检测到介入针的先后顺序、以及介入针在某一处停留时间的长短，得到介入针的行进方向，即穿刺是尚未完成、还是取样完毕准备结束；(2)根据检测部件检测到介入针的时间和检测部件之间的距离，得到介入针的实时速度。

如上述的防止介入针误动作的装置和方法在前列腺活检或者放射性粒子植入中的应用，可有效避免穿刺的误操作，准确穿刺病灶位置，有效缩短手术时间。

与现有技术相比，本发明技术方案通过检测部件监控介入针的位置，确保介入针仍在人体内或者可能仍在人体内时、或者软件保护失效时，系统不会仅依据接收到的外部信号而不加辨别地开始下一次的介入过程，避免系统误伤受术者。

附图说明

图1是本发明的防止介入针误动作的装置结构示意图，其中1为检测部件，2为姿态控制部件，3为介入针。

图2是本发明防止介入针误动作的装置中姿态控制部件的结构示意图(1)，其中2-1为姿态控制部件外壁，2-2为介入针通道，2-3为检测部件，2-4为第二开口，2-5为第一开口。

图3是本发明防止介入针误动作的装置中姿态控制部件的结构示意图(2)，其中2-1为姿态控制部件外壁，2-2为介入针通道，2-3为检测部件，2-4为第二开口，2-5为第一开口。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如附图1所示，姿态控制部件前端装有检测部件，选取为光电传感器，检测部件进行不间断检测，并输出信号给控制器。

如附图2和3所示，在姿态控制部件前端设置第一开口，用于介入针穿出整个姿态控制部件；在姿态控制部件后端设置第二开口，用于介入针穿入整个姿态控制部件；在姿态控制部件的中心且沿着轴向方向设置贯穿整个姿态控制部件的介入针通道；第一开口、介入针通道和第二开口构成介入针在姿态控制部件中的贯穿轨道，即介入针穿入时沿着“第二开口—介入针通道—第一开口”的方向贯穿整个姿态控制部件，贯穿轨道所确定的直线为介入针的目标路径。

若当前时刻穿刺过程未在进行中，则检测部件检测不到姿态控制部件前端有介入针通过，无需锁定姿态控制部件的位置。控制器向控制姿态控制部件的电机发送使能信号，电机等待外部指令，准备下一次穿刺取样。当术者向控制器发出下一次穿刺的指令，相关电机可按照软件系统计算出的目标穿刺路径，调整姿态控制部件的方向与位置，使其位于目标穿刺路径(即介入针目标路径)上，以便术者开始下一次穿刺。

若当前时刻穿刺过程正在进行，即介入针的一部分通过姿态控制部件的前端(即检测部件的位置)，由光电传感器工作原理可知，传感器中投射到光电元件上的光通量发生改变，此时传感器输出信号将发生改变，控制器经信号采集、处理，发出禁止相关电机动作的指令，即对控制姿态控制部件的电机禁止动作，进而锁定姿态控制部件的当前位置，保证在当前点的穿刺取样完成之前，无论外界是否输入控制指令，均将其视为误操作而不予执行，姿态控制部件的位置不发生改变，以免仍处于受术者体内的部分介入针误伤受术者。本次穿刺完成后，如前所述，相关电机将恢复使能，等待下一次穿刺的指令。

同时在多处选择设置检测部件，以实现介入针位置的检测与介入针动态信息的获取。选择在姿态控制部件内部通道壁上设置多个检测部件，如图3所示。当这些部件中的任何一个检测到介入针时，说明穿刺已经开始或正在进行，由控制器发出禁止动作信号，用于禁止控制姿态控制部件的电机动作，锁定姿态控制部件的当前位置，即将此时的外部控制信号视为误操作而不予执行。根据设置的多个检测部件是否检测到介入针、以及检测到介入针的先后顺序、检测部件的安装位置以及检测部件之间的距离，通过软件计算得到介入针的动态信息：(1)介入针的行进方向，即介入针是向受术者方向行进，还是正在回退至医生方向，即穿刺是尚未完成、还是取样完毕准备结束；(2)介入针的运行速度，根据检测部件检测到介入针的时间间隔和检测部件之间的距离，得到介入针的实时速度。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.防止介入针误动作的装置，其特征在于，包括姿态控制部件和检测部件，其中：

在姿态控制部件前端设置第一开口，用于介入针穿出整个姿态控制部件；在姿态控制部件后端设置第二开口，用于介入针穿入整个姿态控制部件；

在姿态控制部件的中心且沿着轴向方向设置贯穿整个姿态控制部件的介入针通道；

第一开口、介入针通道和第二开口构成介入针在姿态控制部件中的贯穿轨道，即介入针穿入时沿着“第二开口—介入针通道—第一开口”方向贯穿整个姿态控制部件；

贯穿轨道所确定的直线为介入针目标路径；

检测部件，设置在介入针目标路径上，用于采集介入针的位置信号，以判断介入针的位置。

2.根据权利要求1所述的防止介入针误动作的装置，其特征在于，检测部件为红外传感器，或者光电传感器，或限位开关，用于探测介入针位置。

3.根据权利要求1所述的防止介入针误动作的装置，其特征在于，姿态控制部件整体为圆柱体或长方体。

4.根据权利要求1—3之一所述的防止介入针误动作的装置，其特征在于，检测部件设置在姿态控制部件的外部表面，选择设置在第一开口的外侧，或第二开口的外侧，或同时设置在第一开口的外侧和第二开口的外侧。

5.根据权利要求1—3之一所述的防止介入针误动作的装置，其特征在于，检测部件设置在姿态控制部件的内部，即介入针通道的通道壁上，选择设置在第一开口的内侧，或者第二开口的内侧，或者沿第二开口至第一开口方向的介入针通道的通道壁上，或同时设置在第一开口内侧、第二开口内侧和沿第二开口至第一开口方向的介入针通道的通道壁上。

6.根据权利要求1—3之一所述的防止介入针误动作的装置，其特征在于，检测部件设置在介入针目标路径上、且与姿态控制部件分离的位置；在介入针目标路径上，检测部件设置在远离患者的方向上距离第二开口0.1-0.3厘米处，或者在患者与第一开口之间，距离第一开口0.1-0.3厘米处，或者同时设置在远离患者的方向上距离第二开口0.1-0.3厘米处和患者与第一开口之间距离第一开口0.1-0.3厘米处。

7.利用权利要求1所述的装置进行防止介入针误动作的方法，其特征在于，姿态控制部件受软件控制进行姿态调整，以使“第二开口—介入针通道—第一开口”的贯穿轨道位于软件计算得到的介入针目标路径上，在介入针贯穿整个姿态控制部件时，检测部件实时监控介入针的状态，并将介入针状态传送给控制器，检测部件检测到介入针信号时，由控制器发出禁止动作信号，用于禁止控制姿态控制部件的电机动作，锁定姿态控制部件的当前位置；若当前时刻检测部件检测不到介入针的信号，控制器不发出禁止动作信号，会根据目标路径向控制姿态控制部件的电机发送姿态调整信号，以实现对该姿态控制部件的位置、角度等的调整。

8.根据权利要求7所述的防止介入针误动作的方法，其特征在于，在姿态控制部件的第一开口外侧设置检测部件，当介入针穿出第一开口后，由控制器锁定姿态控制部件的当前位置；当介入针由第一开口外侧退回至姿态控制部件的介入针通道时，由控制器控制姿态控制部件为下一次穿刺进行位置调整。

9.根据权利要求7所述的防止介入针误动作的方法，其特征在于，选择在介入针目标路径设置多个检测部件，以实现介入针位置的检测与介入针动态信息的获取，根据检测部件检测到介入针的先后顺序，得到介入针的行进方向；根据检测部件检测到介入针的时间和检测部件之间的距离，得到介入针的实时速度。

10.如权利要求1—6之一所述的防止介入针误动作的装置在前列腺活检或者放射性粒子植入中的应用；如权利要求7—9之一所述的防止介入针误动作的方法在前列腺活检或者放射性粒子植入中的应用。