CN113274135B - 一种血管腔内介入手术系统及手术机器人 - Google Patents

一种血管腔内介入手术系统及手术机器人 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种血管腔内介入手术系统及手术机器人。血管腔内介入手术系统包括：医学影像获取模块，用于获取患者的医学影像；血管模型获取模块，与医学影像获取模块相连，用于根据医学影像获取手术相关的血管模型；显示交互模块，与血管模型获取模块相连，用于显示血管模型，并接收用户输入的交互指令；介入路径获取模块，与显示交互模块相连，用于响应于用户输入的交互指令获取患者血管腔的介入路径；介入模块，与介入路径获取模块相连，用于根据介入路径将医疗器械介入至目标位置。基于本发明所述的血管腔内介入手术系统，在介入过程中用户无需持续控制医疗器械的介入方向和速度，操作简便且会节省用户大量的精力。

Description

一种血管腔内介入手术系统及手术机器人
技术领域
本发明涉及一种手术系统，特别是涉及一种血管腔内介入手术系统及手术机器人。
背景技术
随着医疗技术的发展，血管腔内介入治疗已成为一种治疗血管疾病的有效手段。以冠状动脉狭窄疾病为例，采用球囊扩张或支架植入等介入治疗手段已成为治疗冠状动脉狭窄的常用手段，具体方法为：在手臂的桡动脉或腿部的股动脉相应位置开一切口，在医学影像的引导下将柔性导丝等医疗器械送入血管内，一直到达血管的病灶位置并在该位置执行相应的操作。然而，发明人在实际应用中发现，现有技术中医务人员需要持续控制医疗器械的介入方向和速度，操作繁琐。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种血管腔内介入手术系统及手术机器人，用于解决现有介入方法操作繁琐的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种血管腔内介入手术系统，所述血管腔内介入手术系统包括：医学影像获取模块，用于获取患者的医学影像；血管模型获取模块，与所述医学影像获取模块相连，用于根据所述医学影像获取手术相关的血管模型；显示交互模块，与所述血管模型获取模块相连，用于显示所述血管模型，并接收用户输入的交互指令；介入路径获取模块，与所述显示交互模块相连，用于响应于用户输入的交互指令获取患者血管腔的介入路径；介入模块，与所述介入路径获取模块相连，用于根据所述介入路径将医疗器械介入至目标位置。
于所述第一方面的一实施例中，所述医学影像为患者的个性化医学影像，所述血管模型获取模块包括：通用血管模型获取单元，用于获取通用血管模型；个性化血管模型获取单元，与所述医学影像获取模块相连，用于根据所述医学影像获取患者的个性化血管模型；血管模型获取单元，与所述通用血管模型获取单元和所述个性化血管模型获取单元相连，用于根据所述通用血管模型和所述患者的个性化血管模型获取所述血管模型。
于所述第一方面的一实施例中，所述血管模型获取模块还用于对所述血管模型中的血管进行分段命名。
于所述第一方面的一实施例中，所述介入路径获取模块包括：目标位置获取单元，用于获取所述目标位置；创口位置获取单元，用于获取手术创口的位置；介入路径获取单元，与所述目标位置获取单元、所述创口位置获取单元和所述血管模型获取模块相连，用于根据所述目标位置、所述手术创口的位置和所述血管模型获取所述介入路径。
于所述第一方面的一实施例中，所述显示交互模块还用于显示所述介入路径获取单元获取的一条或多条所述介入路径。
于所述第一方面的一实施例中，所述血管腔内介入手术系统还包括：监控模块，用于监控所述医疗器械的介入状况。
于所述第一方面的一实施例中，所述监控模块与所述介入模块相连，用于在监控到所述医疗器械的介入过程中出现错误时将错误实时反馈至所述介入模块。
于所述第一方面的一实施例中，所述医疗器械为导丝，所述导丝设置有压力传感器和/或定位传感器，所述压力传感器用于获取所述导丝的受力状况，所述定位传感器用于获取所述导丝的位置。
于所述第一方面的一实施例中，所述介入模块还用于控制所述医疗器械的介入方向。
本发明的第二方面提供一种手术机器人，所述手术机器人包括本发明第一方面任一项所述的血管腔内介入手术系统。
如上所述，本发明所述血管腔内介入手术系统的一个技术方案具有以下有益效果：
所述血管腔内介入手术系统能够根据患者的医学影像获取手术相关的血管模型，并将所述血管模型显示给用户以辅助用户输入手术相关的交互指令。并且，响应于用户输入的交互指令，所述血管腔内介入手术系统能够获取介入路径并按照所述介入路径自动完成医疗器械的介入。因此，基于本发明所述血管腔内介入手术系统，在介入过程中用户无需持续控制医疗器械的介入方向和速度，操作简便且会节省用户大量的精力。
附图说明
图1显示为本发明所述血管腔内介入手术系统于一具体实施例中的结构示意图。
图2显示为本发明所述血管腔内介入手术系统于一具体实施例中血管模型获取模块的结构示意图。
图3显示为本发明所述血管腔内介入手术系统于一具体实施例中介入路径获取模块的结构示意图。
元件标号说明
1 血管腔内介入手术系统
11 医学影像获取模块
12 血管模型获取模块
121 通用血管模型获取单元
122 个性化血管模型获取单元
123 血管模型获取单元
13 显示交互模块
14 介入路径获取模块
141 目标位置获取单元
142 创口位置获取单元
143 介入路径获取单元
15 介入模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。此外，在本文中，诸如“第一”、“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。
在现有的临床介入手术中，用户需要持续控制医疗器械的介入方向和速度，操作繁琐且会浪费用户大量的精力，在手术过程中极易导致用户疲劳。针对这一问题，本发明提供一种血管腔内介入手术系统，所述血管腔内介入手术系统能够根据患者的医学影像获取手术相关的血管模型，并将所述血管模型显示给用户以辅助用户输入手术相关的交互指令。并且，响应于用户输入的交互指令，所述血管腔内介入手术系统能够获取介入路径并按照所述介入路径自动完成医疗器械的介入。因此，基于本发明所述血管腔内介入手术系统，在医疗器械的介入过程中用户无需持续控制医疗器械的介入方向和速度，操作简便且会节省用户大量的精力。
请参阅图1，于本发明的一实施例中，所述血管腔内介入手术系统1包括医学影像获取模块11、血管模型获取模块12、显示交互模块13、介入路径获取模块14和介入模块15。
所述医学影像获取模块11用于获取患者的医学影像，所述医学影像，例如为CT影像、X光影像、磁共振影像等，包括目标介入手术相关的血管，其中，所述目标介入手术是指要实施的介入手术。
所述血管模型获取模块12与所述医学影像获取模块11相连，用于根据所述医学影像获取目标介入手术相关的血管模型。所述血管模型获取模块12可以采用诸如Unet、Vnet等分割方法对所述医学影像进行分割以得到所述血管模型。
可选地，所述血管模型获取模块12还用于对所述血管模型中的血管进行分段命名。
所述显示交互模块13与所述血管模型获取模块相连，用于显示所述血管模型，以便用户通过观察所述血管模型来输入目标介入手术相关的交互指令。此外，所述显示交互模块13还用于获取用户输入的交互指令。
所述介入路径获取模块14与所述显示交互模块13相连，用于响应于用户输入的交互指令获取患者血管腔的介入路径。
所述介入模块15与所述介入路径获取模块14相连，用于根据所述介入路径自动将医疗器械介入至目标位置，所述医疗器械例如为血管支架。具体地，所述介入模块15可以通过电机自动将所述医疗器械介入至所述目标位置。
根据以上描述可知，本实施例所述血管腔内介入手术系统1能够根据患者的医学影像获取手术相关的血管模型，并将所述血管模型显示给用户以辅助用户输入手术相关的交互指令。并且，响应于用户输入的交互指令，所述血管腔内介入手术系统1能够获取介入路径并按照所述介入路径自动完成医疗器械的介入。因此，基于本实施例所述血管腔内介入手术系统，在医疗器械的介入过程中用户无需持续控制医疗器械的介入方向和速度，操作简便且会节省用户大量的精力。
所述血管模型包括目标介入手术中相关的所有血管，如果对这些目标手术相关的所有血管均进行血管造影并拍摄医学影像会导致患者受到大量的射线辐射。针对这一问题，发明人通过研究和实践发现，在这些目标手术相关的所有血管中，有一部分血管，例如主动脉、桡动脉、股动脉等主干血管，在不同个体之间的差异较小，这部分血管的模型可以作为通用血管模型而适用于多名患者。基于此发现，于本发明的一实施例中，请参阅图2，所述血管模型获取模块12包括通用血管模型获取单元121、个性化血管模型获取单元122和血管模型获取单元123。
所述通用血管模型获取单元121用于获取通用血管模型，所述通用血管模型是指个体之间差异较小的血管的模型。所述通用血管模型能够适用于多名患者，并且，所述通用血管模型可以根据公知常识获取，因此，患者无需对个体之间差异较小的血管进行血管造影，有利于减少患者所受到的射线辐射。
所述个性化血管模型获取单元122与所述医学影像获取模块11相连，用于根据所述医学影像获取患者的个性化血管模型。其中，所述个性化血管模型是指不同个体之间差异较大的血管的模型，患者通常需要基于血管造影的方式获取所述个性化血管模型。
所述血管模型获取单元123与所述通用血管模型获取单元121和所述个性化血管模型获取单元122相连，用于根据所述通用血管模型和所述患者的个性化血管模型获取所述血管模型。具体地，所述血管模型获取单元123可以将所述通用血管模型和所述个性化血管模型进行拼接，即可得到所述血管模型，且所述血管模型包括所有与目标介入手术相关的血管段。
根据以上描述可知，本实施例所述血管腔内介入手术系统1中，患者只需对个体之间差异较大的血管进行造影即可，对于个体之间差异较小的血管其模型可以通过公知常识获取，因此，本实施例中所述血管模型获取模块12能够获取包含所有与目标介入手术相关的血管段，且患者无需对所有与目标介入手术相关的血管段均进行造影，有利于减少患者所受到的射线辐射。
请参阅图3，于本发明的一实施例中，所述介入路径获取模块14包括目标位置获取单元141、创口位置获取单元142和介入路径获取单元143。所述目标位置获取单元141用于获取所述目标位置。所述创口位置获取单元142用于获取手术创口的位置。所述介入路径获取单元143与所述目标位置获取单元141和所述创口位置获取单元142相连，用于根据所述目标位置、所述手术创口的位置和所述血管模型获取所述介入路径。
可选地，所述目标位置获取单元141可以与所述显示交互模块13相连，用于根据用户输入的交互指令获取所述目标位置。例如，用户可以通过鼠标等输入设备在所述血管模型中以点击或划线等方式输入一交互指令以指定所述目标位置，所述目标位置获取单元141可以根据该交互指令获取其指定的目标位置。
可选地，所述目标位置获取单元141可用于根据所述血管模型获取患者的病灶位置，并将所述病灶位置作为所述目标位置。例如，在心脏冠状动脉狭窄介入手术中，所述目标位置获取单元141可以根据所述血管模型获取血管的狭窄位置，该狭窄位置即为所述目标位置。
可选地，所述创口位置获取单元142可以与所述显示交互模块13相连，用于根据用户输入的交互指令获取所述手术创口的位置。例如，用户可以通过鼠标等输入设备在所述血管模型中以点击或者划线等方式输入一交互指令以指定所述手术的创口位置，所述创口位置获取单元142可以根据该交互指令获取其指定的手术的创口位置。
可选地，所述创口位置获取单元142可用于根据目标手术的类型获取所述手术的创口位置。例如，在心脏冠状动脉狭窄介入手术中，所述创口位置获取单元142可以选取桡动脉或股动脉作为所述手术的创口位置。
可选地，所述介入路径获取单元143可以与所述显示交互模块13相连，用于根据用户输入的交互指令获取所述介入路径。例如，用户可以通过鼠标等输入设备在所述血管模型中以点击等方式输入交互指令以指定多条血管，所述介入路径获取单元143可以根据该交互指令获取其指定的多条血管，并将该多条血管依序进行连接以构成所述介入路径。
可选地，所述介入路径获取单元143可以根据所述目标位置、所述手术创口的位置和所述血管模型自动计算出一条或多条所述介入路径，所述显示交互模块13还用于显示所述一条或多条所述介入路径，以供用户通过相应的交互指令进行选取。优选地，所述显示交互模块13采用不同的颜色显示不同的交互路径。
于本发明的一实施例中，所述血管腔内介入手术系统还包括监控模块，所述监控模块例如可以通过C型臂X光机实现。所述监控模块用于监控所述医疗器械的介入状况，所述介入状况例如为所述医疗器械的介入速度、介入方向、当前位置等。
可选地，所述监控模块还可用于记录所述医疗器械的介入状况。
可选地，所述监控模块与所述介入模块相连，用于在监控到所述医疗器械的介入过程中出现错误时将错误实时反馈至所述介入模块，所述介入模块在接收到所述错误时实时调整所述医疗器械的介入速度和/或介入方向。例如，当所述医疗器械在介入过程中进入了错误的血管段时，所述监控模块能够自动识别该错误并将其反馈至所述介入模块，所述介入模块能够根据其接收到的错误信息调整所述医疗器械的介入速度和介入方向，以控制所述医疗器械重新进入正确的血管段。
于本发明的一实施例中，所述医疗器械为导丝，所述导丝优选为柔性导丝。所述导丝设置有压力传感器，所述压力传感器用于获取所述导丝的受力状况，所述受力状况例如为前进阻力、侧向力等；和/或所述导丝设置有定位传感器，所述定位传感器用于获取所述导丝的位置。所述监控模块可以根据所述导丝的受力状况和/或位置判断导丝在介入过程中是否出现错误。
于本发明的一实施例中，所述介入模块还用于利用电磁控制所述医疗器械的介入方向。具体地，可以在所述医疗器械上设置感应磁体，所述介入模块可以利用外部磁体形成控制磁场，通过所述控制磁场能够控制所述感应磁体运动进而带动所述医疗器械改变介入方向。
基于以上对所述血管腔内介入手术系统的描述，本发明还提供一种手术机器人。所述手术机器人包括图1所示的血管腔内介入手术系统1。
本发明提供一种血管腔内介入手术系统，所述血管腔内介入手术系统能够根据患者的医学影像获取手术相关的血管模型，并将所述血管模型显示给用户以辅助用户输入手术相关的交互指令。并且，响应于用户输入的交互指令，所述血管腔内介入手术系统能够获取介入路径并按照所述介入路径自动完成医疗器械的介入。因此，基于本发明所述血管腔内介入手术系统，在医疗器械的介入过程中用户无需持续控制医疗器械的介入方向和速度，操作简便且会节省用户大量的精力。
此外，本发明所述血管腔内介入手术系统能够根据通用血管模型和个性化血管模型共同获取血管模型，因此，患者只需对个体之间差异较大的血管进行造影即可，有利于减少患者受到的射线辐射。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种血管腔内介入手术系统，其特征在于，所述血管腔内介入手术系统包括：
医学影像获取模块，用于获取患者的医学影像；
血管模型获取模块，与所述医学影像获取模块相连，用于根据所述医学影像获取手术相关的血管模型；所述血管模型获取模块包括通用血管模型获取单元、个性化血管模型获取单元以及血管模型获取单元，所述通用血管模型获取单元用于获取通用血管模型，所述个性化血管模型获取单元与所述医学影像获取模块相连，用于根据所述医学影像获取患者的个性化血管模型，所述血管模型获取单元与所述通用血管模型获取单元和所述个性化血管模型获取单元相连，用于根据所述通用血管模型和所述患者的个性化血管模型获取所述血管模型；
显示交互模块，与所述血管模型获取模块相连，用于显示所述血管模型，并接收用户输入的交互指令；
介入路径获取模块，与所述显示交互模块相连，用于响应于用户输入的交互指令获取患者血管腔的介入路径；
介入模块，与所述介入路径获取模块相连，用于根据所述介入路径将医疗器械介入至目标位置。
2.根据权利要求1所述的血管腔内介入手术系统，其特征在于：所述血管模型获取模块还用于对所述血管模型中的血管进行分段命名。
3.根据权利要求1所述的血管腔内介入手术系统，其特征在于，所述介入路径获取模块包括：
目标位置获取单元，用于获取所述目标位置；
创口位置获取单元，用于获取手术创口的位置；
介入路径获取单元，与所述目标位置获取单元、所述创口位置获取单元和所述血管模型获取模块相连，用于根据所述目标位置、所述手术创口的位置和所述血管模型获取所述介入路径。
4.根据权利要求3所述的血管腔内介入手术系统，其特征在于：所述显示交互模块还用于显示所述介入路径获取单元获取的一条或多条所述介入路径。
5.根据权利要求1所述的血管腔内介入手术系统，其特征在于，所述血管腔内介入手术系统还包括：监控模块，用于监控所述医疗器械的介入状况。
6.根据权利要求5所述的血管腔内介入手术系统，其特征在于：所述监控模块与所述介入模块相连，用于在监控到所述医疗器械的介入过程中出现错误时将错误实时反馈至所述介入模块。
7.根据权利要求1所述的血管腔内介入手术系统，其特征在于：所述医疗器械为导丝，所述导丝设置有压力传感器和/或定位传感器，所述压力传感器用于获取所述导丝的受力状况，所述定位传感器用于获取所述导丝的位置。
8.根据权利要求1所述的血管腔内介入手术系统，其特征在于：所述介入模块还用于控制所述医疗器械的介入方向。
9.一种手术机器人，其特征在于：所述手术机器人包括权利要求1-8任一项所述的血管腔内介入手术系统。
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