CN111603245B - 一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法 - Google Patents

一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法。一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法包括以下步骤：步骤S1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一控制模块根据预置的一血管状态评估方法输出一第一辅助决策建议信息；步骤S2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第一辅助决策建议信息。本发明公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，将动静脉内瘘血管穿刺工作中的如何精准定位进行有效穿刺以及精准评估血管功能和指导拔管按压一体化定义为关键环节，将自动化控制和人工手动控制相结合，各扬所长，确保动静脉内瘘血管穿刺工作的安全性、准确性和稳定性。

Description

一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法
技术领域
本发明属于医用机器人技术领域，具体涉及一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人和一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法。
背景技术
公开号为CN107280767A，主题名称为套筒柔性针穿刺医疗机器人的发明专利申请，其技术方案公开了“包括皮带(1)、皮带轮(2)、滚珠轴承(3)、力传感器连接轴(4)、力传感器(5)、夹头套筒(6)、柔性针夹头(7)、皮带(8)、皮带轮(9)、滚珠轴承(10)、连接轴(11)、夹头套筒(12)、外套管夹头(13)、套管支撑基座(14)、柔性针支撑基座(15)、伺服电机(16)、皮带轮(17)、伺服电机(18)、伺服电机支撑基座(19)、伺服电机(20)、皮带轮(21)、丝杠直线导轨(22)、伺服电机(23)、伺服电机支撑基座(24)、丝杠直线导轨(25)、工作平台(26)、套管(27)、柔性针(28)、摄像头(29)。一种套筒柔性针穿刺医疗机器人由套管给进、旋转机构和柔性针的给进、旋转机构构成。套筒和柔性针丝杠直线导轨(22、25)平行的用螺丝固定在工作台(26)上，把伺服电机(16、20)分别用螺丝固定在两个丝杠直线导轨(22、25)上，使得电机能带动丝杠旋转推动基座前进。柔性针部分机构，螺丝固定伺服电机基座(19)到丝杠直线导轨(22)上，固定伺服电机(18)到伺服电机基座(19)上，同时伺服电机(18)连接皮带轮(17)，皮带轮(17)与皮带轮(2)由皮带(1)连接，力传感器连接轴(4)通过滚珠轴承(3)连接到伺服电机基座(19)上，皮带轮(2)连接到力传感器连接轴(4)上，力传感器(5)连接到力传感器连接轴(4)上，夹头套筒(6)螺纹连接到力传感器(5)上，夹头套筒(6)通过螺丝夹紧柔性针夹头(7)。套筒部分结构，螺丝固定伺服电机基座(24)到丝杠直线导轨(25)上，固定伺服电机(23)到伺服电机基座(24)上，同时伺服电机(23)连接皮带轮(21)，皮带轮(21)与皮带轮(8)由皮带(9)连接，连接轴(11)通过滚珠轴承(10)连接到伺服电机基座(24)上，皮带轮(8)连接到连接轴(11)上，夹头套筒(12)螺丝夹紧连接轴(11)，夹头套筒(12)通过螺丝夹紧套管夹头(13)。套筒支撑基座(14)紧贴丝杠直线导轨(25)通过螺丝固定在工作平台(26)上，柔性针支撑基座(15)根据套管长度螺丝固定在工作平台(26)上，同时保证柔性针支撑基座(15)的孔与套筒支撑基座(14)的孔在同一个水平面和同一条直线上。套管(27)穿过柔性针支撑基座(15)和套管支撑基座(14)连接到套管夹头(13)，柔性针(28)穿过套筒(27)、套筒夹头(13)、夹头套筒(12)、连接轴(11)、皮带轮(8)到柔性针夹头(7)，并夹紧”。
然而，在医用机器人领域，以上述发明专利申请为例，现有的医用穿刺机器人，侧重于为了实现穿刺目的的硬件构造的研发与改进，并未出现专门匹配用于动静脉内瘘穿刺的机器人，需要进一步改进。此外，仍然以上述医用机器人为例，尽管通过“摄像头可以实时地追踪针头的位置，计算针头与目标位置的距离差，反馈到控制系统，从而决定控制方法”隐含公开了该机器人涉及到电控/程控技术，但是这些可能涉及到软件控制的控制手段，仍然停留在机器人自身部件(零件)之间的数据交互和自主决策，并未进一步引入机器人与使用者(用户)之间的任何交互手段。事实上，针对动静脉内瘘的穿刺任务，完全依赖全自动的自动化控制手段，不够完备且不够安全可靠，在关键的控制节点，仍然需要引入使用者的人工控制途径，同时结合大数据辅助决策系统等提供的辅助决策建议，将自动化控制和人工手动控制各扬所长，综上需要予以进一步改进。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，克服以上缺陷，提供一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人和一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其主要目的在于，将动静脉内瘘血管穿刺工作中的如何精准定位进行有效穿刺以及精准评估内瘘血管功能和指导拔管按压一体化定义为关键环节，并且围绕该关键环节进行阐述。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其另一目的在于，能及时评估动静脉内瘘的血管功能，给与医护人员及时干预提示，通过实时监测动静脉内瘘的血管功能，降低丧失功能风险。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其另一目的在于，可实时确定内瘘功能，评估是否存在异常，上述异常包括但不限于存在血栓、狭窄，以便及时干预(这也是机器引导穿刺的优点)；确定内瘘作为新瘘时是否成熟，如果判断作为新瘘的内瘘成熟(血流量>500ml/min，血管直径>5mm，皮下深度<6mm)则执行穿刺，否则(判断作为新瘘的内瘘不成熟)提示医护人员结合病情人工评估是否需要继续穿刺，如果医护人员评估认为需要继续穿刺则执行穿刺，否则(医护人员评估认为不需要继续穿刺)终止穿刺流程。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其另一目的在于，为动静脉内瘘血管穿刺工作提供基于辅助评估、辅助决策、辅助执行的全流程的完整解决方案。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其另一目的在于，将自动化控制和人工手动控制(人工二次确认/人工介入干预/人工控制途径/手动超驰，下同)相结合，各扬所长，确保动静脉内瘘血管穿刺工作的安全性、准确性和稳定性。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其另一目的在于，在机器人和使用者(用户/穿刺操作者，下同)之间引入多种交互手段，在最大化优化人工工序而由自动化控制代替部分人工手动操作的同时，确保在关键的控制节点，使用者(用户)能够及时介入干预，同时保证人工控制途径的控制指令(手动超驰指令)的优先级必须高于机器人自主生成的辅助控制指令(辅助决策建议信息)。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其另一目的在于，机器人在辅助评估、辅助决策等领域(非新瘘判断)，在后台引入大数据辅助决策系统，以便由机器人自主生成的辅助决策建议等更具专业性和针对性。
本发明专利申请公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其另一目的在于，大数据辅助决策系统可以将使用者介入干预(人工控制途径)的控制指令作为修正信息反向输入该系统内部，使得大数据辅助决策系统可以不断迭代升级，从而输出更加精细化的辅助决策建议。
本发明采用以下技术方案，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法包括以下步骤：
步骤S1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一控制模块根据预置的一血管状态评估方法输出一第一辅助决策建议信息；
步骤S2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第一辅助决策建议信息，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的一直接采纳指令则将上述第一辅助决策建议信息导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的除上述直接采纳指令之外的手动超驰指令则将上述手动超驰指令覆盖上述第一辅助决策建议信息，并且将上述手动超驰指令导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块；
步骤S3：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述控制模块根据预置的一穿刺方式评估方法输出一第二辅助决策建议信息；
步骤S4：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第二辅助决策建议信息，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的一直接采纳指令则将上述第二辅助决策建议信息导入上述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的除上述直接采纳指令之外的手动超驰指令则将上述手动超驰指令覆盖上述第二辅助决策建议信息，并且将上述手动超驰指令导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块；
步骤S5：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块根据由步骤S2导入的第一辅助决策建议信息或者手动超驰指令，以及根据由步骤S4导入的第二辅助决策建议信息或者手动超驰指令，由一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块执行在超声引导下的预置的穿刺动作。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法，还包括步骤S0：
步骤S0：由穿刺操作者或者一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块对于患者的待精确定位的血管及其周边组织进行预处理。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S0具体实施为以下步骤：
步骤S0具体实施为以下步骤：
步骤S0.1：将患者的手臂姿态引导至指定位置，以固定手臂位置，以便步骤S1中进行准确的血管状态评估；
步骤S0.2：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处消毒；
步骤S0.3：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处铺巾。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S1中，上述血管状态评估方法，具体实施为以下步骤：
步骤S1.1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一数据采集模块对于患者的待精确定位的血管及其周边组织处进行至少一次数据采集，以形成上述数据采集模块的一血管信息；
步骤S1.2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述控制模块利用上述血管信息，根据预置的评估参数进行评估，以形成上述血管信息的一动静脉内瘘成熟或者有无异常的评估结果；
步骤S1.3：当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘成熟或者内瘘功能无异常时，执行步骤S2或者直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3；当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘未成熟时，必须执行步骤S2而不能直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S1.2中，上述根据预置的评估参数进行评估，具体实施为实时确定内瘘功能，评估是否存在异常，上述异常包括但不限于存在血栓、狭窄，以便及时干预(这也是机器引导穿刺的优点)；确定内瘘作为新瘘时是否成熟，如果判断作为新瘘的内瘘成熟(血流量>500ml/min，血管直径>5mm，皮下深度<6mm)则执行穿刺，否则(判断作为新瘘的内瘘不成熟)提示医护人员结合病情人工评估是否需要继续穿刺，如果医护人员评估认为需要继续穿刺则执行穿刺，否则(医护人员评估认为不需要继续穿刺)终止穿刺流程；上述评估参数包括但不限于：血管长度、血管内径、血管血流量、血管到皮肤的距离。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S2中，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块的引导途径包括：显示屏或者触控屏显示引导途径、扬声器和麦克风语音引导途径或者振动引导途径。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S3中，上述第二辅助决策建议信息，具体实施为绳穿法或者扣眼法中的一种穿刺方法。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S5中，上述执行模块执行超声引导下的上述穿刺动作，具体实施为以下步骤：
步骤S5.1：超声引导下的动脉端血管穿刺动作；
步骤S5.2：动脉端血管穿刺针胶布固定；
步骤S5.3：超声引导下的静脉端血管穿刺动作；
步骤S5.4：静脉端血管穿刺针胶布固定。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，步骤S5.1中，上述动脉端血管穿刺动作分解为动脉端血管穿刺的角度、动脉端血管穿刺的深度和动脉端血管穿刺的长度；
步骤S5.3中，上述静脉端血管穿刺动作分解为静脉端血管穿刺的角度、静脉端血管穿刺的深度和静脉端血管穿刺的长度。
本发明专利申请还公开了一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，用于实施以上任一个技术方案公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法。
本发明公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，其有益效果在于，将动静脉内瘘血管穿刺工作中的如何精准定位进行有效穿刺以及精准评估内瘘血管功能和指导拔管按压一体化定义为关键环节，将自动化控制和人工手动控制(人工二次确认/人工介入干预/人工控制途径/手动超驰，下同)相结合，各扬所长，确保动静脉内瘘血管穿刺工作的安全性、准确性和稳定性。
附图说明
图1是本发明的控制过程(控制方法)示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1，图1示出了一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法的控制过程。
需要说明的是，本发明专利申请涉及的动静脉内瘘，我们定义，是指一种血管吻合的小手术，将前壁靠近手腕部位的动脉和邻近的静脉作一缝合，使吻合后的静脉中流动着动脉血，形成一个动静脉内瘘，动静内瘘的血管能为血液透析治疗提供充足的血液，为透析治疗的充分性提供保障。
需要说明的是，本发明专利申请的各个实施例可能涉及到的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的控制模块，可被具体实施为MCU芯片及其外围电路；一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的交互模块，可被具体实施为显示屏、触控屏、扬声器、振动器等；一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的执行模块，可被具体实施为机械手、机械臂等；一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的数据采集模块，可被具体实施为机器视觉成像器等，不再赘述。
一般地，动静脉内瘘穿刺失败可能的原因有以下几点：穿刺操作者对动静脉走行解剖把握不准确，穿刺偏离方向或手法不正确未有效固定血管；或者穿刺置管针深度过浅(未完全置入)或过深(穿透血管后壁)；或者患者动静脉瘘未成熟，管腔基础差；或者患者高位动静脉瘘，血管脆性增加。若发生动静脉瘘穿刺失败，轻者会造成患者血管周围血肿形成，增加再次穿刺难度，重者延迟动静脉内瘘透析时间，会造成内瘘导管闭塞的风险，因而如何精准定位进行有效穿刺有着极其重要的意义。
优选实施例(步骤S3中的穿刺方式的评估结果也由一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的控制模块先输出辅助决策建议信息，而不是直接由人工选择)。
优选地，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法包括以下步骤：
步骤S1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一控制模块根据预置的一血管状态评估方法输出一第一辅助决策建议信息；
步骤S2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第一辅助决策建议信息，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的一直接采纳指令则将上述第一辅助决策建议信息导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块，(否则)当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的除上述直接采纳指令之外的(任何的)手动超驰指令则将上述手动超驰指令覆盖(替换)上述第一辅助决策建议信息，并且将上述手动超驰指令导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块(充分体现，在最大化优化人工工序而由自动化控制代替部分人工手动操作的同时，确保在关键的控制节点，使用者(用户)能够及时介入干预，同时保证人工控制途径的控制指令(手动超驰指令)的优先级必须高于机器人自主生成的辅助控制指令(辅助决策建议信息))；
步骤S3：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述控制模块根据预置的一穿刺方式评估方法输出一第二辅助决策建议信息；
步骤S4：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第二辅助决策建议信息，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的一直接采纳指令则将上述第二辅助决策建议信息导入上述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块，(否则)当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的除上述直接采纳指令之外的(任何的)手动超驰指令则将上述手动超驰指令覆盖(替换)上述第二辅助决策建议信息，并且将上述手动超驰指令导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块(充分体现，在最大化优化人工工序而由自动化控制代替部分人工手动操作的同时，确保在关键的控制节点，使用者(用户)能够及时介入干预，同时保证人工控制途径的控制指令(手动超驰指令)的优先级必须高于机器人自主生成的辅助控制指令(辅助决策建议信息))；
步骤S5：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块根据由步骤S2导入的第一辅助决策建议信息或者手动超驰指令，以及(一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块同时)根据由步骤S4导入的第二辅助决策建议信息或者手动超驰指令，由一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块执行在超声引导下的预置的穿刺动作，以便通过一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人辅助完成患者的动静脉内瘘血管的穿刺任务。
进一步地，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法，还包括步骤S0：
步骤S0：(为便于步骤S1中进行准确的血管状态评估)由穿刺操作者或者一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块(该执行模块可以与步骤S2/步骤S4中的执行模块相同，也可以独立设置)对于患者的待精确定位的血管及其周边组织进行预处理。
步骤S0具体实施为以下步骤：
步骤S0.1：将患者的手臂姿态引导至指定位置，以固定手臂位置，以便步骤S1中进行准确的血管状态评估；
步骤S0.2：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处消毒；
步骤S0.3：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处铺巾。
进一步地，步骤S1中，上述血管状态评估方法，具体实施为以下步骤：
步骤S1.1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一数据采集模块对于患者的待精确定位的血管及其周边组织处进行至少一次数据采集，以形成上述数据采集模块的一血管信息；
步骤S1.2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述控制模块利用上述血管信息，(上述控制模块)根据预置的评估参数进行评估，以形成上述血管信息的一动静脉内瘘成熟或者有无异常的评估结果(将第一辅助决策建议信息具体实施为动静脉内瘘成熟或者有无异常的评估结果)；
步骤S1.3：当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘成熟或者内瘘功能无异常时，可执行步骤S2或者直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3；当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘未成熟时，必须执行步骤S2而不能直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3。
其中，步骤S1.2中，上述根据预置的评估参数进行评估，具体实施为实时确定内瘘功能，评估是否存在异常，上述异常包括但不限于存在血栓、狭窄，以便及时干预(这也是机器引导穿刺的优点)；确定内瘘作为新瘘时是否成熟，如果判断作为新瘘的内瘘成熟(血流量>500ml/min，血管直径>5mm，皮下深度<6mm)则执行穿刺，否则(判断作为新瘘的内瘘不成熟)提示医护人员结合病情人工评估是否需要继续穿刺，如果医护人员评估认为需要继续穿刺则执行穿刺，否则(医护人员评估认为不需要继续穿刺)终止穿刺流程；上述评估参数包括但不限于：血管长度、血管内径、血管血流量、血管到皮肤的距离。
其中，步骤S1.2中，上述评估，可在一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的后台(控制模块处)引入大数据辅助决策系统，以便由机器人自主生成的辅助决策建议等更具专业性和针对性。同时，大数据辅助决策系统可以将使用者介入干预(人工控制途径)的控制指令作为修正信息反向输入该系统内部，使得大数据辅助决策系统可以不断迭代升级，从而输出更加精细化的辅助决策建议。
进一步地，步骤S2中，当一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块获取的上述第一辅助决策建议信息为内瘘未成熟时，穿刺操作者(结合患者的病情的紧急程度等各方面因素)认可该第一辅助决策建议信息(内瘘未成熟)则输入上述直接采纳指令(一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人中止穿刺流程)，穿刺操作者(结合患者的病情的紧急程度等各方面因素)不认可该第一辅助决策建议信息(尽管内瘘未成熟，但由于其他原因必须执行穿刺)则输入手动超驰执行(一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人继续穿刺流程)。
进一步地，步骤S2中，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块的引导途径包括但不限于：显示屏或者触控屏显示引导途径、扬声器和麦克风语音引导途径或者振动引导途径。
进一步地，步骤S3中，上述第二辅助决策建议信息，具体实施为绳穿法或者扣眼法中的一种穿刺方法。
进一步地，步骤S4中，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块的引导途径包括但不限于：显示屏或者触控屏显示引导途径、扬声器和麦克风语音引导途径或者振动引导途径。
进一步地，步骤S5中，上述执行模块执行超声引导下的上述穿刺动作，具体实施为以下步骤：
步骤S5.1：超声引导下的动脉端血管穿刺动作；
步骤S5.2：动脉端血管穿刺针胶布固定；
步骤S5.3：超声引导下的静脉端血管穿刺动作；
步骤S5.4：静脉端血管穿刺针胶布固定。
其中，步骤S5.1中，上述动脉端血管穿刺动作分解为动脉端血管穿刺的角度、动脉端血管穿刺的深度和动脉端血管穿刺的长度。
其中，步骤S5.3中，上述静脉端血管穿刺动作分解为静脉端血管穿刺的角度、静脉端血管穿刺的深度和静脉端血管穿刺的长度。
值得一提的是，作为患者的动静脉内瘘血管的穿刺任务的扩展任务，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法还包括步骤S6：
步骤S6：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块，根据预置的拔管控制方法进行拔管。
进一步地，作为患者的动静脉内瘘的穿刺任务的进一步拓展，通过判断内瘘的形成时间分别执行对应的拔管动作。
例如，当内瘘形成时间长于3个月时，判定为长时间内瘘，需要执行与长时间内瘘匹配的拔管动作。
例如，当内瘘形成时间短于3个月时，可判定为新瘘，此时可考虑由一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块执行新瘘的拔管动作的按压流程。
其中，上述按压流程包括按压时长(新瘘优选为半小时)、按压力度(力度由强到弱)等。
其中，上述拔管动作，还可以通过一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述数据采集模块，实时采集并且判断动静脉内瘘穿刺处是否渗血，以便及时、针对性地进行相应的护理。
进一步地，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人还包括一压迫器，所述压迫器的压力和持续时间可以通过一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人(的交互模块)设定和调节。压迫器的压力设定，在于维持刚好不出血、又有血流通过的状态。在压迫器维持当前的压力设定并保持指定的持续时间(例如，15分钟)以后，再由医护人员介入，由医护人员进行解压或者后续操作。
进一步地，所述压迫器，还可设定为：每隔指定的时长(例如，15分钟)，自动调低一档压力，同时在调低一档压力以后再固定。在固定总时长维持30分钟的时候，再由医护人员进行人工评估，也就是可能要完全解除压迫器的压力，观察内瘘是否出血，然后再决定是否继续压迫10分钟到30分钟。由于部分血管存在特殊性，有的病人30分钟以后，他的血管可能还要给予一定的压力再压迫一段时间。
值得一提的是，使用压迫器的好处在于，能够保证血管在按压时不会太扁，能够保证血流通过而不会造成血管损坏，否则的话，特别是新瘘的血管还没完全成熟的情况下，一旦压力过足容易使得没有血流通过，造成血管损坏。
值得一提的是，动脉端血管穿刺和静脉端血管穿刺，在穿刺点处有一个皮肤性进针点，还有一个血管进针点，在压迫的时候不能单纯压迫皮肤性进针点。例如，有时候让病人自己压迫的时候，可能偏移了一点点，造成出血或者血肿，因此需要病人同时用几个手指头压迫止血。作为对比，如果采用可受控控制的压迫器的话，可以保证压迫器完整地覆盖皮肤性进针点和血管进针点，也就是说，扁平状的压迫器在静脉端血管穿刺点和动脉端血管穿刺点可以分别设置一个。
本实施例还公开了一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，用于实施以上任一种技术方案公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法。
第一实施例(步骤S3中的穿刺方式的评估结果直接由人工选择)。
优选地，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法包括以下步骤：
步骤S1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一控制模块根据预置的一血管状态评估方法输出一第一辅助决策建议信息；
步骤S2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第一辅助决策建议信息，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的一直接采纳指令则将上述第一辅助决策建议信息导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块，(否则)当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的除上述直接采纳指令之外的(任何的)手动超驰指令则将上述手动超驰指令覆盖(替换)上述第一辅助决策建议信息，并且将上述手动超驰指令导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块(充分体现，在最大化优化人工工序而由自动化控制代替部分人工手动操作的同时，确保在关键的控制节点，使用者(用户)能够及时介入干预，同时保证人工控制途径的控制指令(手动超驰指令)的优先级必须高于机器人自主生成的辅助控制指令(辅助决策建议信息))；
步骤S3：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者输入穿刺方式；
步骤S4：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块根据由步骤S2导入的第一辅助决策建议信息或者手动超驰指令，以及由步骤S3输入的穿刺方式，由一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块执行在超声引导下的预置的穿刺动作，以便通过一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人辅助完成患者的动静脉内瘘的穿刺任务。
进一步地，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法，还包括步骤S0：
步骤S0：(为便于步骤S1中进行准确的血管状态评估)由穿刺操作者或者一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块(该执行模块可以与步骤S2/步骤S4中的执行模块相同，也可以独立设置)对于患者的待精确定位的血管及其周边组织进行预处理。
其中，步骤S0具体实施为以下步骤：
步骤S0.1：将患者的手臂姿态引导至指定位置，以固定手臂位置，以便步骤S1中进行准确的血管状态评估；
步骤S0.2：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处消毒；
步骤S0.3：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处铺巾。
进一步地，步骤S1中，上述血管状态评估方法，具体实施为以下步骤：
步骤S1.1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一数据采集模块对于患者的待精确定位的血管及其周边组织处进行至少一次数据采集，以形成上述数据采集模块的一血管信息；
步骤S1.2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述控制模块利用上述血管信息，(上述控制模块)根据预置的评估参数进行评估，以形成上述血管信息的一动静脉内瘘成熟或者有无异常的评估结果(将第一辅助决策建议信息具体实施为动静脉内瘘成熟或者有无异常的评估结果)；
步骤S1.3：当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘成熟或者内瘘功能无异常时，可执行步骤S2或者直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3；当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘未成熟时，必须执行步骤S2而不能直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3。
其中，步骤S1.2中，上述根据预置的评估参数进行评估，具体实施为实时确定内瘘功能，评估是否存在异常，上述异常包括但不限于存在血栓、狭窄，以便及时干预(这也是机器引导穿刺的优点)；确定内瘘作为新瘘时是否成熟，如果判断作为新瘘的内瘘成熟(血流量>500ml/min，血管直径>5mm，皮下深度<6mm)则执行穿刺，否则(判断作为新瘘的内瘘不成熟)提示医护人员结合病情人工评估是否需要继续穿刺，如果医护人员评估认为需要继续穿刺则执行穿刺，否则(医护人员评估认为不需要继续穿刺)终止穿刺流程；上述评估参数包括但不限于：血管长度、血管内径、血管血流量、血管到皮肤的距离。
其中，步骤S1.2中，上述评估，可在一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的后台(控制模块处)引入大数据辅助决策系统，以便由机器人自主生成的辅助决策建议等更具专业性和针对性。同时，大数据辅助决策系统可以将使用者介入干预(人工控制途径)的控制指令作为修正信息反向输入该系统内部，使得大数据辅助决策系统可以不断迭代升级，从而输出更加精细化的辅助决策建议。
进一步地，步骤S2中，当一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块获取的上述第一辅助决策建议信息为内瘘未成熟时，穿刺操作者(结合患者的病情的紧急程度等各方面因素)认可该第一辅助决策建议信息(内瘘未成熟)则输入上述直接采纳指令(一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人中止穿刺流程)，穿刺操作者(结合患者的病情的紧急程度等各方面因素)不认可该第一辅助决策建议信息(尽管内瘘未成熟，但由于其他原因必须执行穿刺)则输入手动超驰执行(一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人继续穿刺流程)。
进一步地，步骤S2中，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块的引导途径包括但不限于：显示屏或者触控屏显示引导途径、扬声器和麦克风语音引导途径或者振动引导途径。
进一步地，步骤S3中，上述穿刺方式，具体实施为绳穿法或者扣眼法中的一种穿刺方法。
进一步地，步骤S3中，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块的引导途径包括但不限于：显示屏或者触控屏显示引导途径、扬声器和麦克风语音引导途径或者振动引导途径。
进一步地，步骤S4中，上述执行模块执行超声引导下的上述穿刺动作，具体实施为以下步骤：
步骤S4.1：超声引导下的动脉端血管穿刺动作；
步骤S4.2：动脉端血管穿刺针胶布固定；
步骤S4.3：超声引导下的静脉端血管穿刺动作；
步骤S4.4：静脉端血管穿刺针胶布固定。
其中，步骤S4.1中，上述动脉端血管穿刺动作分解为动脉端血管穿刺的角度、动脉端血管穿刺的深度和动脉端血管穿刺的长度。
其中，步骤S4.3中，上述静脉端血管穿刺动作分解为静脉端血管穿刺的角度、静脉端血管穿刺的深度和静脉端血管穿刺的长度。
值得一提的是，作为患者的动静脉内瘘血管的穿刺任务的扩展任务，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法还包括步骤S5：
步骤S5：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块，根据预置的拔管控制方法进行拔管。
进一步地，作为患者的动静脉内瘘的穿刺任务的进一步拓展，通过判断内瘘的形成时间分别执行对应的拔管动作。
例如，当内瘘形成时间长于3个月时，判定为长时间内瘘，需要执行与长时间内瘘匹配的拔管动作。
例如，当内瘘形成时间短于3个月时，可判定为新瘘，此时可考虑由一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块执行新瘘的拔管动作的按压流程。
其中，上述按压流程包括按压时长(新瘘优选为半小时)、按压力度(力度由强到弱)等。
其中，上述拔管动作，还可以通过一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述数据采集模块，实时采集并且判断动静脉内瘘穿刺处是否渗血，以便及时、针对性地进行相应的护理。
进一步地，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人还包括一压迫器，所述压迫器的压力和持续时间可以通过一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人(的交互模块)设定和调节。压迫器的压力设定，在于维持刚好不出血、又有血流通过的状态。在压迫器维持当前的压力设定并保持指定的持续时间(例如，15分钟)以后，再由医护人员介入，由医护人员进行解压或者后续操作。
进一步地，所述压迫器，还可设定为：每隔指定的时长(例如，15分钟)，自动调低一档压力，同时在调低一档压力以后再固定。在固定总时长维持30分钟的时候，再由医护人员进行人工评估，也就是可能要完全解除压迫器的压力，观察内瘘是否出血，然后再决定是否继续压迫10分钟到30分钟。由于部分血管存在特殊性，有的病人30分钟以后，他的血管可能还要给予一定的压力再压迫一段时间。
值得一提的是，使用压迫器的好处在于，能够保证血管在按压时不会太扁，能够保证血流通过而不会造成血管损坏，否则的话，特别是新瘘的血管还没完全成熟的情况下，一旦压力过足容易使得没有血流通过，造成血管损坏。
值得一提的是，动脉端血管穿刺和静脉端血管穿刺，在穿刺点处有一个皮肤性进针点，还有一个血管进针点，在压迫的时候不能单纯压迫皮肤性进针点。例如，有时候让病人自己压迫的时候，可能偏移了一点点，造成出血或者血肿，因此需要病人同时用几个手指头压迫止血。作为对比，如果采用可受控控制的压迫器的话，可以保证压迫器完整地覆盖皮肤性进针点和血管进针点，也就是说，扁平状的压迫器在静脉端血管穿刺点和动脉端血管穿刺点可以分别设置一个。
本实施例还公开了一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，用于实施以上任一种技术方案公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法。
值得一提的是，本发明专利公开的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人及其控制方法，除了以上两个实施例外，还可进一步包括若干变形实施方式，举例如下。例如，在优选实施例和第一实施例中，均涉及到了大数据辅助决策系统，并且进一步引入了大数据辅助决策系统的修正信息反向输入迭代升级策略，以便大数据辅助决策系统进行自我学习和自我改良。此处的大数据辅助决策系统，既可以是信息技术领域的专家系统(在特定领域内具有专家水平解决问题能力的程序系统)，还可以进一步升级为具有人工智能的神经网络引擎及其相应的算法，使得一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人自主输出的辅助决策建议信息更加贴近实际。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的机械手的具体选型、机器视觉成像器的具体选型等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，其特征在于，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人用于实施一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法包括以下步骤：
步骤S1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一控制模块根据预置的一血管状态评估方法输出一第一辅助决策建议信息；
步骤S2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第一辅助决策建议信息，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的一直接采纳指令则将上述第一辅助决策建议信息导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的除上述直接采纳指令之外的手动超驰指令则将上述手动超驰指令覆盖上述第一辅助决策建议信息，并且将上述手动超驰指令导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块；
步骤S3：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述控制模块根据预置的一穿刺方式评估方法输出一第二辅助决策建议信息；
步骤S4：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块通过至少一种引导途径提示穿刺操作者是否直接采纳上述第二辅助决策建议信息，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的一直接采纳指令则将上述第二辅助决策建议信息导入上述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块，当上述交互模块获取由穿刺操作者输入的除上述直接采纳指令之外的手动超驰指令则将上述手动超驰指令覆盖上述第二辅助决策建议信息，并且将上述手动超驰指令导入一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块；
步骤S5：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块根据由步骤S2导入的第一辅助决策建议信息或者手动超驰指令，以及根据由步骤S4导入的第二辅助决策建议信息或者手动超驰指令，由一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述执行模块执行在超声引导下的预置的穿刺动作；
步骤S1中，上述血管状态评估方法，具体实施为以下步骤：
步骤S1.1：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一数据采集模块对于患者的待精确定位的血管及其周边组织处进行至少一次数据采集，以形成上述数据采集模块的一血管信息；
步骤S1.2：一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述控制模块利用上述血管信息，根据预置的评估参数进行评估，以形成上述血管信息的一动静脉内瘘成熟或者有无异常的评估结果；
步骤S1.3：当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘成熟或者内瘘功能无异常时，执行步骤S2或者直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3；当上述动静脉内瘘成熟评估结果为内瘘未成熟时，必须执行步骤S2而不能直接跳过步骤S2而直接执行步骤S3；
步骤S1.2中，上述根据预置的评估参数进行大数据评估，具体实施为实时确定内瘘功能，评估是否存在异常，上述异常包括但不限于存在血栓、狭窄，以便及时干预；确定内瘘作为新瘘时是否成熟，如果判断作为新瘘的内瘘成熟则执行穿刺，否则提示医护人员结合病情人工评估是否需要继续穿刺，如果医护人员评估认为需要继续穿刺则执行穿刺，否则终止穿刺流程；上述评估参数包括但不限于：血管长度、血管内径、血管血流量、血管到皮肤的距离；
步骤S1.2中，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的后台引入大数据辅助决策系统，同时，大数据辅助决策系统将使用者介入干预的控制指令作为修正信息反向输入该系统内部，使得大数据辅助决策系统不断迭代升级，从而输出更加精细化的辅助决策建议；
步骤S2中，当一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块获取的上述第一辅助决策建议信息为内瘘未成熟时，穿刺操作者认可该第一辅助决策建议信息则输入上述直接采纳指令，穿刺操作者不认可该第一辅助决策建议信息则输入手动超驰执行；
一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人还包括一压迫器，所述压迫器的压力和持续时间通过一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的交互模块设定和调节，压迫器的压力设定在于维持内瘘刚好不出血、又有血流通过的状态，所述压迫器设定每隔指定的时长自动调低一档压力，同时在调低一档压力以后再固定。
2.根据权利要求1所述的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，其特征在于，所述一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人控制方法，还包括步骤S0：
步骤S0：由穿刺操作者或者一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的一执行模块对于患者的待精确定位的血管及其周边组织进行预处理。
3.根据权利要求2所述的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，其特征在于，步骤S0具体实施为以下步骤：
步骤S0.1：将患者的手臂姿态引导至指定位置，以固定手臂位置，以便步骤S1中进行准确的血管状态评估；
步骤S0.2：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处消毒；
步骤S0.3：在患者的待精确定位的血管及其周边组织处铺巾。
4.根据权利要求1所述的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，其特征在于，步骤S2中，一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人的上述交互模块的引导途径包括：显示屏或者触控屏显示引导途径、扬声器和麦克风语音引导途径或者振动引导途径。
5.根据权利要求1所述的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，其特征在于，步骤S3中，上述第二辅助决策建议信息，具体实施为绳穿法或者扣眼法中的一种穿刺方法。
6.根据权利要求1所述的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，其特征在于，步骤S5中，上述执行模块执行超声引导下的上述穿刺动作，具体实施为以下步骤：步骤S5.1：超声引导下的动脉端血管穿刺动作；
步骤S5.2：动脉端血管穿刺针胶布固定；
步骤S5.3：超声引导下的静脉端血管穿刺动作；
步骤S5.4：静脉端血管穿刺针胶布固定。
7.根据权利要求6所述的一体化动静脉内瘘血管穿刺机器人，其特征在于：
步骤S5.1中，上述动脉端血管穿刺动作分解为动脉端血管穿刺的角度、动脉端血管穿刺的深度和动脉端血管穿刺的长度；
步骤S5.3中，上述静脉端血管穿刺动作分解为静脉端血管穿刺的角度、静脉端血管穿刺的深度和静脉端血管穿刺的长度。
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