CN113598959A - 介入机器人系统、操作方法、主端装置及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种介入机器人的主端装置、介入机器人系统、介入机器人操作方法及可读存储介质中，所述介入机器人的主端装置包括：处理器、操作部件以及模式切换模块；所述模式切换模块至少用于在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；所述处理器与所述模式切换模块通信连接，所述处理器根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，为所述操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块建立主从映射关系，以使所述操作部件根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，控制驱动所述介入机器人的从端装置的相对应的模块。如此配置，操作部件被复用，减少了协同操作的风险，降低了操作复杂度。

Description

介入机器人系统、操作方法、主端装置及可读存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种介入机器人系统、操作方法、主端装置及可读存储介质。

背景技术

介入治疗是一种通过人体自然孔道或微小的创口将特定的导管和器械导入人体病变部分进行微创伤治疗的常用治疗方法。能够采用介入治疗的疾病种类很多，几乎包括了全身各个系统和器官的主要疾病，其优势主要在于血管性的微创伤治疗的创伤小、恢复快，患者更容易接受。随着介入治疗技术的发展，其应用越来越广泛。

在介入手术过程中，医生常需要在有射线环境下进行注射造影、安装血管支架等。因此，对医生来说，是具有辐射风险的。因此，一些技术将造影注射器、压力泵等制作成了自动控制的方式，使得床旁的人工操作装置可受远程控制。

然而当多个装置的控制端都配置在医生一侧时，为了完成手术，医生需要对多个装置进行操作。在医生操作的一侧，会配置对应不同装置的操作器，这使得手术过程中，要么多个医生配合，要么医生在不同时机选择不同的操作器，以控制对应的不同装置。这需要医生之间具有非常严格的手术训练，建立复杂的手术流程，这都给手术带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介入机器人系统、操作方法、主端装置及可读存储介质，以解决现有介入手术操作流程复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种介入机器人的主端装置，其包括：处理器、操作部件以及模式切换模块；

所述模式切换模块至少用于在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；

所述处理器与所述模式切换模块通信连接，所述处理器根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，为所述操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块建立主从映射关系，使所述操作部件根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，控制所述从端装置。

可选的，所述模式切换模块包括独立的人机交互部件或者触屏中的界面操作区域。

可选的，所述介入机器人的主端装置还包括显示器，所述显示器包括第一显示区域，所述第一显示区域根据所述模式切换模块所选择的操作模式，显示用于提示在所述操作模式下操作部件可执行的控制信息。

可选的，所述控制信息为用于提示在相应模式下产生操作控制信号的选项信息。

可选的，所述介入机器人的主端装置包括至少两个所述操作部件；根据所述模式切换模块所选择的操作模式，至少两个所述操作部件用于控制所述从端装置的相应模块的不同操作。

可选的，所述操作部件包括基本操作件和扩展操作件；所述基本操作件和扩展操作件的组合用于控制同一操作模式下相应模块的不同操作。

可选的，所述基本操作件用于产生操作指令，扩展操作件用于扩展操作指令映射产生的操作控制信号。

可选的，所述主端装置还包括对应操作部件的附属按钮；所述附属按钮被触发时，切换其对应的所述操作部件的使能状态。

可选的，所述处理器还在执行选择操作模式的操作过程中，执行确认提示步骤，以基于所获取的确认信息，执行操作模式的切换操作。

可选的，所述处理器为所述操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块建立主从映射关系的方式包括：

根据相应模块的运动学模型，将操作控制信号转换为运动控制指令；

将所述运动控制指令发送至所述从端装置，以控制所述从端装置的相应模块。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种介入机器人系统，其包括：介入机器人的从端装置以及如上所述的介入机器人的主端装置；所述介入机器人的主端装置与所述介入机器人的从端装置通信连接；所述介入机器人的从端装置至少包括以下模块中的至少两种：造影注射模块、导管介入模块以及压力控制模块；

所述造影注射模块在所述模式切换模块选择所述造影模式时，与所述操作部件建立主从映射关系；

所述导管介入模块在所述模式切换模块选择所述导航模式时，与所述操作部件建立主从映射关系；

所述压力控制模块在所述模式切换模块选择所述压力模式时，与所述操作部件建立主从映射关系。

可选的，所述介入机器人的主端装置包括两个所述操作部件；

在所述模式切换模块选择所述造影模式时，一个所述操作部件用于控制注射速率或注射量，另一个所述操作部件用于在不同的选项之间切换；

在所述模式切换模块选择所述导航模式时，一个所述操作部件用于控制导管运动，另一个所述操作部件用于控制导丝运动；

在所述模式切换模块选择所述压力模式时，一个所述操作部件用于控制增减压力，另一个所述操作部件用于在不同的选项之间切换。

可选的，所述操作部件包括基本操作件和扩展操作件；

在所述模式切换模块选择所述导航模式时，所述基本操作件用于控制导管或导丝的进退运动，所述扩展操作件用于控制所述导管或导丝的运动速度。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种介入机器人操作方法，其包括：

获取操作模式选择信息；

根据所述操作模式选择信息，在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；

基于选择的所述操作模式，对操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块进行主从映射；

将所述操作部件的操作控制信号转换为对应的模块的运动控制指令并发送至所述从端装置，以驱动对应的模块执行操作。

可选的，在获取操作模式选择信息后，所述介入机器人操作方法还包括：

提示切换信息，并获取确认信息；

若所述确认信息为是，则切换至新的操作模式；

若所述确认信息为否，则保持原有的操作模式。

可选的，所述操作控制信号包括所述操作部件的相对运动产生的操作数据，驱动对应的模块执行操作的步骤包括：

利用运动学模型，将所述操作数据转化为对应的模块的相对运动的运动控制指令；

根据所述运动控制指令，以当前的位姿为初始位姿，驱动对应的模块执行运动。

可选的，在基于选择的所述操作模式，对操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块进行主从映射前，所述介入机器人操作方法还包括：对所述操作部件复位。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序运行时，实现如上所述的手术机器人操作管理方法。

综上所述，本发明提供的介入机器人的主端装置、介入机器人系统、介入机器人操作方法及可读存储介质中，所述介入机器人的主端装置包括：处理器、操作部件以及模式切换模块；所述模式切换模块至少用于在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；所述处理器与所述模式切换模块通信连接，所述处理器根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，为所述操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块建立主从映射关系，以使所述操作部件根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，控制驱动所述介入机器人的从端装置的相对应的模块。

如此配置，操作者通过模式切换模块，可以选择不同的操作模式，在不同的操作模式下，操作部件分别与介入机器人的从端装置的不同的模块相映射，以驱动不同的模块。由此，操作部件被复用，减少了医生协同操作的风险，也减少了更换操作部件的机会，有效降低了操作复杂度，以及误操作的可能。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明实施例的介入机器人系统的应用场景的示意图；

图2是本发明实施例的介入机器人系统的模块框图；

图3是本发明实施例的介入治疗的手术流程图；

图4是本发明一实施例的主端装置的示意图；

图5a～图5c是本发明一实施例的不同操作模式下，显示器所显示的控制信息的示意图；

图6是本发明另一实施例的主端装置的示意图；

图7a～图7c是本发明另一实施例的不同操作模式下，显示器所显示的控制信息的示意图；

图8是本发明一实施例的介入机器人系统的通信模式的示意图；

图9是本发明另一实施例的介入机器人系统的通信模式的示意图；

图10是本发明一实施例的介入机器人操作方法的流程图；

图11是本发明一实施例的二次确认选择的流程图。

附图中：

100-主端装置；101、1011、1012-操作部件；101a-参数调整操作部件；101b-注射器操作部件；101c-导管操作部件；101d-导丝操作部件；101e-压力参数操作部件；101f-压力泵操作部件；102-电源开关；103-待机按钮；104-紧急停止开关；105-显示器；1051-第一显示区域；1052-第二显示区域；1053-第三显示区域；1054-第四显示区域；106-辅助显示器；1061、1062、1063-辅助显示区域；107-附属按钮；108-处理器；200-从端装置；201、201’-控制器；210-造影注射模块；220-导管介入模块；230-压力控制模块；300-模式切换模块；301-切换按钮；302-触压选择区；400-支撑装置；501-医学影像设备(DSA设备)；502-生命体征监视设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近患者即靠近病灶的一端，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的目的在于提供一种介入机器人的主端装置、介入机器人系统、介入机器人操作方法及可读存储介质，以解决现有介入手术操作流程复杂的问题。

下面结合附图进行描述。

请参考图1至图11，其中，图1是本发明实施例的介入机器人系统的应用场景的示意图；图2是本发明实施例的介入机器人系统的模块框图；图3是本发明实施例的介入治疗的手术流程图；图4是本发明一实施例的主端装置的示意图；图5a～图5c是本发明一实施例的不同操作模式下，显示器所显示的控制信息的示意图；图6是本发明另一实施例的主端装置的示意图；图7a～图7c是本发明另一实施例的不同操作模式下，显示器所显示的控制信息的示意图；图8是本发明一实施例的介入机器人系统的通信模式的示意图；图9是本发明另一实施例的介入机器人系统的通信模式的示意图；图10是本发明一实施例的介入机器人操作方法的流程图；图11是本发明一实施例的二次确认选择的流程图。

图1示出了一种介入式手术机器人系统的应用场景，所述介入式手术机器人系统包括主从式遥操作的手术机器人(又称为系统、介入手术机器人、或介入机器人)，即所述介入式手术机器人系统包括主端装置100(即医生端控制装置)、从端装置200(即患者端控制装置)、以及用于支撑手术对象进行手术的支撑装置400(例如，手术床)。主端装置100与从端装置200通信连接(如通过无线局域网的空中接口连接、或通过有线网络的信号电缆连接)，并形成遥控操作的主从映射关系，主端装置100负责发送运动控制指令给从端装置200相应的模块，同时，从端装置200的各模块也会把各自的状态和/或对运动控制指令的响应信息反馈给主端装置100。具体的系统模块如图2所示。可选的，在一些实施例中，支撑装置400也可替换为其它的手术操作平台，本发明对此不限。优选的，所述介入机器人系统还包括医学影像设备501，其用于拍摄获取手术对象的造影图像。

所述主端装置100为遥控操作介入式手术机器人系统的操作端，并包含安装其上的操作部件101和模式切换模块300。优选的，所述模式切换模块300包括独立的人机交互部件(如下文所述的切换按钮301)或者触屏中的界面操作区域(如下文所述的触压选择区302)。

所述模式切换模块300用于选择主端装置100的操作模式。例如，所述模式切换模块300用于控制主端装置100在如造影模式、导航模式和压力模式之间进行切换。

所述操作部件101用于将操作者的操作，转换为操作控制信号，以作为主端装置控制从端装置而获得的输入。例如，操作部件101利用基于模式切换模块300而确定的主从映射关系，向从端装置200输出对应操作控制信号的运动控制指令。所述操作控制信号用于表示在该操作模式下用于供从端装置200中的相应模块执行某一控制操作的度量。例如，所述操作控制信号包括能够描述：操作部件101位移、旋转、往复次数、压力值、或被触摸时长、连续触摸次数等的操作数据。在不同的主从映射关系下，主端装置100将所接受的操作控制信号转换为从端装置200中对应模块的运动控制指令，其包括但不限于：控制从端装置200执行造影剂注射速度、注射时长、注射剂量中至少一种的运动控制指令，或者控制从端装置200执行导管末端前进/后退速度、前进/后退位移、前进/后退时长、弯转角度中至少一种的运动控制指令，或者控制从端装置200执行向输送至血管中的球囊增压/减压次数、增压/减压压力值、增压/减压频率中至少一种的运动控制指令等。

所述操作部件101或模式切换模块300均可举例不限于以下至少一种：操纵杆、操纵滚球、触屏、鼠标、按钮等。所述操作部件101和模式切换模块300可以为同一部件或独立的不同部件。例如，操作部件101和模式切换模块300共用同一触屏，所述触屏的不同区域分别提供用于产生切换模式的操作选项信息，和用于在相应操作模式下产生的操作控制信号。又如，所述操作部件101和模式切换模块300为独立硬件，模式切换模块300产生切换至某一操作模式的操作选项，以及操作部件101产生所述操作控制信号。

所述主端装置100还包括处理器108，其通过通信连接来协调主端装置100的多种硬件有序运行。其中，所述多种硬件包括前述提及的操作部件101和模式切换模块300；优选的，所述多种硬件还包括至少一个显示器105等。所述至少一个显示器105可为操作者提供医学影像设备(DSA)501所拍摄的造影图像或如生命体征监视设备502所获取的生命体征监视信息等其它的辅助显示信息，为操作者进行手术操作提供参考。在一些示例中，造影图像或其他辅助显示信息也可以显示在手术操作中需要的其他显示器中(如图2所示的辅助显示器106)。

从端装置200为遥控操作介入式手术机器人系统的具体执行平台，其至少包括以下模块中的至少两种：造影注射模块210、导管介入模块220以及压力控制模块230。造影注射模块210用于根据其所接收的运动控制指令，向手术对象的血管注射造影剂。导管介入模块220用于根据其所接收的运动控制指令，驱动导管和/或导丝的进退、弯曲及旋转，以使导管和/或导丝能够经由手术对象的血管到达预定的目标位置。压力控制模块230用于根据其所接收的运动控制指令，对球囊进行压力控制，例如对球囊进行充盈或对球囊进行抽吸。

请参考图3，其示出了介入治疗的一个示范性的手术流程。其具体包括：

步骤SA1：放置造影导丝、造影导管；

步骤SA2：造影；

步骤SA3：确认造影导管是否到位，如观察造影导管是否到达冠状窦口；若否，则返回步骤SA1，进一步输送造影导管，直至到达预定的位置；若是，则进入步骤SA4；

步骤SA4：放置指引导丝、指引导管；在造影导管就位后，通过造影，找到病变位置，抽出造影导丝，送入指引导丝和指引导管；

步骤SA5：确认指引导丝是否到位，如通过造影观察，指引导丝达到病变位置后停止；若否，则返回步骤SA4，进一步输送造影导丝；若是，则进入步骤SA6；

步骤SA6：放置球囊，必要时可通过造影确认球囊的位置；

步骤SA7：扩充球囊，通过控制压力泵扩张球囊，撑开血管；

在一些实施例中，如临床如判断需要植入支架，可撤出球囊，以准备植入支架，期间可能需要重新打造影剂。

步骤SA8：放置支架至病变位置；例如在造影和DSA(Digital subtractionangiography，数字减影血管造影)辅助下，将支架输送至预定的位置；

步骤SA9：撑开支架，利用可通过压力泵扩张支架；

步骤SA10：手术结束。

为了便于操作者在上述手术流程中使用手术机器人系统执行便捷、精准地手术操作，主端装置100的处理器108与从端装置200通信连接，处理器108用于根据操作部件101的操作指令控制从端装置200对应的模块进行运动。具体而言，所述处理器108在确定操作部件101所对应控制的从端装置200中的模块的情况下，获取所述操作部件101的操作指令，根据一定的主从映射关系，控制从端装置200对应的模块进行运动。在正常手术操作时，位于主端装置100一侧的操作者(例如，主操作医生)在造影图像的引导下，通过主从遥控操作，对从端装置200的某一模块进行控制，以完成手术操作中的部分预定操作。

为解决从端装置200的多个模块与操作部件101之间具有多对一映射的问题，本实施例提供的主端装置100提供模式切换的执行过程，所述模式切换的执行过程主要由处理器108、模式切换模块300和操作部件101来协同执行。其中，所述模式切换的执行过程至少用于在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式，即至少两个操作模式可以是造影模式、导航模式和压力模式中的任意两个或三个，当然操作模式还可以包括其它的模式。

为便于描述，本实施例以主端装置100的执行过程来描述处理器108、模式切换模块300和操作部件101协同执行模式切换和在所确定的操作模式下执行主从模式控制的执行过程。

所述主端装置100根据检测到的操作者所选择的操作模式，为所述操作部件101与从端装置200中相对应的模块建立主从映射关系，以使所述操作部件101根据所述模式切换模块300所选择的所述操作模式，控制所述介入机器人的从端装置200中的相对应的模块。在一个示范例中，主端装置100所建立的主从映射逻辑包括：

在选择所述造影模式时，所述操作部件101与造影注射模块210建立主从映射关系；此时操作部件101的操作指令将被映射为控制造影注射模块210的运动控制指令。

在选择所述导航模式时，所述操作部件101与导管介入模块220建立主从映射关系；此时操作部件101的操作指令将被映射为控制导管和/或导丝运动的运动控制指令。

在选择所述压力模式时，所述操作部件101与压力控制模块230建立主从映射关系；此时操作部件101的操作指令将被映射为控制压力控制模块230的运动控制指令。

如此配置，操作者通过模式切换模块300，可以选择不同的操作模式，在不同的操作模式下，操纵部件101分别与从端装置200的不同的模块相映射，以驱动不同的模块。由此，操作部件101被复用，减少了医生协同操作的风险，也减少了更换操作部件101的机会，有效降低了操作复杂度，以及误操作的可能。

请参考图4，可选的，所述模式切换模块300包括切换按钮301；所述切换按钮301被按下时，在各所述操作模式中依次循环切换选择。在一个可替代的示范例中，主端装置100包括控制台，控制台上设置有电源开关102、待机按钮103、紧急停止开关104以及切换按钮301。电源开关102用于控制电源的通断；待机按钮103被按下时，可让系统在每次介入治疗之间启动或休眠；紧急停止开关104用于在紧急状况下，使系统处于安全模式。

优选的，主端装置100包括显示器105，所述显示器105包括第一显示区域1051，所述第一显示区域1051根据所述模式切换模块300所选择的操作模式，显示用于提示在所述操作模式下操作部件可执行的控制信息。所述控制信息为用于提示操作者在相应模式下产生操作控制信号的选项信息，当操作者对应操作信息操作操作部件时，所述操作部件产生相应的操作控制信号。

图5a至图5c示出了在不同操作模式下，第一显示区域1051所显示的控制信息的示例。其中，图5a示出了模式切换模块300选择造影模式时，第一显示区域1051所显示的控制信息，其中包括注射速率的选项(慢、中、快)、注射量的选项(a ml、b ml、c ml、d ml)以及用于表达造影状态的区域。图5b示出了模式切换模块300选择导航模式时，第一显示区域1051所显示的控制信息，其中包括导管的进退示意以及导丝的进退和旋转示意。图5c示出了模式切换模块300选择压力模式时，第一显示区域1051所显示的控制信息，其中包括最大压力的选项(低、中、高)、压力实时值以及用于表达压力泵状态(如增压状态/减压状态)的区域。

可选的，主端装置100还包括辅助显示器106，所述介入机器人系统还包括医学影像设备(DSA)501和生命体征监视设备502；在图4示出的示范例中，辅助显示器106包括三个辅助显示区域1061、1062和1063。其中辅助显示区域1061显示DSA所获取的实时图像，辅助显示区域1062显示DSA参考图像，辅助显示区域1063显示手术对象的生命体征监测信息。其中，所述实时图像为利用DSA拍摄的至少显示导管/导丝末端位置的医学影像。所述DSA参考图像为当造影剂达到导管/导丝末端位置时，DSA所拍摄到的造影图像。所述生命体征监测信息包括但不限于：心率、呼吸、血压、和温度中的至少一种等信息。

所述操作部件101的数量不少于两个。在一些示例中，根据所选择的操作模式，至少两个所述操作部件被分配给同一主从映射关系。例如，结合图4和图5a所示，某一个操作部件1011，在往上推动时，其产生的操作控制信号对应于提高注射速率，而对于另一个操作部件1012，在往上推动时，其产生的操作控制信号对应于在第一显示区域1051所显示的控制信息中的不同的选项之间切换。可以理解的，此时两个操作部件1011和1012虽然执行了相同的操作，但在所选择的注射操作模式下，由于与从端装置中的相应模块所建立主从映射关系的操作部件1011为确定的，则操作部件1012用来为操作部件1011提供用于在该操作模式下产生不同种操作控制信号的切换信号。因此，两者实际产生的控制效果是不同的。可以理解的，图4所示出的示范例中包括两个操作部件1011和1012，在其它的一些实施例中，主端装置100可以包括更多数量的操作部件，以及每个操作部件的操作方式也不限于纵向和横向推动。如此以实现更复杂的操作，例如通过第三个操作部件来调节造影图像的视角，本发明对此不限。

又如，仍结合图4和图5a所示，操作者纵向调整操作部件1011时，操作部件1011产生对应注射速度的操作控制信号；操作者横向调整操作部件1011时，操作部件1011产生对应注射量的操作控制信号；操作者纵向调整操作部件1012时，操作部件1011产生的操作控制信号，用于指示主端装置向从端装置的相应模块发送包括所选择的注射量和注射速度的运动控制指令。

在另一些示例中，根据所选择的操作模式，至少两个所述操作部件被分配给不同的主从映射关系。例如，结合图4、图5a和图5b所示，某一个操作部件1011，在造影模式下，往上推动时，其产生的操作控制信号对应于在造影模式下的注射速率；而对于同一个操作部件1011，在导航模式下，往上推动时，其产生的操作控制信号对应于在导航模式下的导管/导丝末端向前移动速率。可以理解的，此时操作部件1011虽然执行了相同的操作，但在所选择的不同的操作模式下，由于与从端装置中的不同模块分别建立了主从映射关系，则操作部件1011分别用来为主端装置100提供用于在不同操作模式下向从端装置的不同模块提供不同运动控制指令的操作控制信号。因此，两者实际产生的控制效果是不同的。

进一步的，主端装置还包括对应操作部件101的附属按钮107；所述附属按钮107被触发时，切换其对应的所述操作部件101的使能状态。

在一些实施例中，附属按钮107被配置为激活/禁用按钮，即当附属按钮107被按下时，若其对应的所述操作部件101原先处于可操作状态，则令其切换至禁用状态。在禁用状态下，操作部件101所产生的操作控制信号被视为无效信号，操作部件101即去使能。若操作部件101原先处于禁用状态下，附属按钮107被按下时，令操作部件101切换至可操作状态，操作部件101所产生的操作控制信号有效，即该操作部件101的操作会被映射成运动控制指令，操作部件101使能。可选的，在一些实施例中，操作部件101在一段时间无操作时，可自动进入禁用状态。此时需要按下操作部件101所对应的附属按钮107，使该操作部件101使能。

在一些实施例中，操作部件101所需要产生的操作控制信号的种类数量大于其通过运动所能提供的操作指令的数量。例如，某一操纵杆具有上下左右四个方向的自由度，相对应的，其能够产生上下左右四种操作指令；而若其需映射产生的操作控制信号包括前进、后退、左转、右转及快速前进，则其四种操作指令不足以产生五种操作控制信号。因此，操作部件包括基本操作件和扩展操作件，基本操作件用于产生操作指令，扩展操作件用于扩展操作指令映射产生的操作控制信号。以增加操作者单手操作/双手操作时所能产生的操作控制信号的种类丰富度。换言之，操作部件利用基本操作件和扩展操作件的组合操作运动，一一映射至同一操作模式下不同的操作控制信号。

在一个示范例中，基本操作件如可为操纵杆或操纵滚球，而扩展操作件如可为前述的附属按钮107。当附属按钮107被触发时，根据所述模式切换模块300所选择的操作模式，在某一主从映射关系下配合操作部件中的基本操作部件(如前述提及的操纵杆、操纵滚球等操作部件)产生不同种的操作控制信号。在一个示范例中，在所述模式切换模块选择所述导航模式时，所述基本操作件用于控制导管或导丝的进退运动，所述扩展操作件用于控制所述导管或导丝的运动速度。

以操作部件101包含操纵杆和附属按钮107为例，该操作部件101可通过附属按钮107来扩展操纵杆所能产生的操作控制信号的种类；当操作者按下附属按钮107后，并调整操纵杆移动方向，则该操作部件101所输出的操作控制信号表示快速前进。在附属按钮107被再次按下或放开(根据附属按钮107的自锁或自复位而可选)时，操作部件101的向上的驱动指令再次被映射为前进。由此实现了利用附属按钮107来扩展控制信号种类的目的。当然上述示范例仅为扩展控制种类的一个示例，而非对操作部件附属按钮107功能的限定，本领域技术人员可根据实际，对附属按钮107配置不同的功能。

请参考图6，在另一个实施例中，所述模式切换模块300包括至少三个触压选择区302；至少三个所述触压选择区302分别对应所述造影模式、所述导航模式和所述压力模式；任一个所述触压选择区302被触发选择时，其对应的所述操作模式被选择，且其余的所述触压选择区302被配置为未选择。

在一个可替代的实施例中，所述显示器105包括第二显示区域1052，所述显示器105的至少所述第二显示区域1052具有触摸或按压输入单元，至少三个所述触压选择区302被显示于所述第二显示区域1052上，所述触摸或按压输入单元覆盖至少三个所述触压选择区302。可选的，触摸或按压输入单元如可为电容式触摸单元，操作者通过触摸即可触发；当然在其它的一些实施例中，触摸或按压输入单元也可为电阻式触摸单元，操作者需要通过施加一定的压力来触发。进一步的，请参考图7a至图7c，任一个所述触压选择区302被触发选择时，其对应于第二显示区域1052上的显示区域可以被高亮显示，以提示操作者当前被选择的模式。当然在其它的一些实施例中，触压选择区302也可为机械式的互锁按键，其中的某一个互锁按键被按下时触发，其余的互锁按键均被弹起释放。进一步的，互锁按键还可以通过灯光指示的方式，表现被选择的模式。

优选的，所述显示器105还包括第三显示区域1053，所述第三显示区域1053根据所述模式切换模块300所选择的操作模式，显示相对应的控制信息。进一步的，所述显示器105还包括第四显示区域1054，所述第四显示区域1054如可用于显示系统信息，如Logo、软件版本、产品型号等；

请参考图7a至图7c，其示出了模式切换模块300选择不同操作模式时，第二显示区域1052和第三显示区域1053的显示情况。

下面结合图7a至图7c，对模式切换模块300选择不同操作模式时，操作部件101所能产生的不同操作控制信号进行示范性地说明。

请参考图7a，模式切换模块300选择造影模式，第二显示区域1052中造影模式对应的显示区域被高亮显示，第三显示区域1503显示注射速率的选项(慢、中、快)、注射量的选项(a ml、b ml、c ml、d ml)以及用于观察造影状态的提示。此时两个操作部件101分别被配置为参数调整操作部件101a和注射器操作部件101b，参数调整操作部件101a向下推为切换注射速率或注射量，向上推为切换注射速率或注射量的具体参数选项；注射器操作部件101b向上推为开始注射造影剂，向下推为在手术操作后控制注射器后退；造影状态的显示区域根据造影的进程，可以显示：准备就绪、造影剂注射进行中或造影剂注射结束。

请参考图7b，模式切换模块300选择导航模式，第二显示区域1052中导航模式对应的显示区域被高亮显示，第三显示区域1503显示导管的进退示意(图7b中左侧区域)以及导丝的进退和旋转示意(图7b中右侧区域)。此时两个操作部件101分别被配置为导管操作部件101c和导丝操作部件101d，导管操作部件101c向上推为导管前进，导管操作部件101c向下推为导管后退；进一步的，导管操作部件101c对应的附属按钮107被按下期间，导管操作部件101c向上推为导管快速前进，导管操作部件101c向下推为导管快速后退。导丝操作部件101d向上推为导丝前进，导丝操作部件101d向下推为导丝后退，导丝操作部件101d向左推为导丝逆时针旋转，导丝操作部件101d向右推为导丝顺时针旋转；进一步的，导丝操作部件101d对应的操作部件附属按钮107被按下时，导丝操作部件101d向上推为导丝快速前进，导丝操作部件101d向下推为导丝快速后退。

请参考图7c，模式切换模块300选择压力模式，第二显示区域1052中压力模式对应的显示区域被高亮显示，第三显示区域1503显示最大压力的选项(低、中、高)、压力实时值以及用于观察压力泵状态的选项。此时两个操作部件101分别被配置为压力参数操作部件101e和压力泵操作部件101f，压力参数操作部件101e向上推为切换下一个选项，压力参数操作部件101e向下推为切换上一个选项；压力泵操作部件101f向上推为增压，压力泵操作部件101f向下推为减压；压力泵状态的显示区域根据压力泵的工作进程，可以显示：准备就绪、加压以及减压。

需理解，上述示范例仅为操作部件101在同一主从映射关系下不同的操作控制信号的示范而非对操作部件101的操作方式及其所表示的对应从端装置的相应模块的控制参数的限定。本领域技术人员可根据实际，对操作部件101的操作方式及其控制参数进行定义。

请参考图8，在一个实施例中，从端装置200包括一个控制器201，各模块由同一个控制器201控制，控制器201根据模式切换模块300所选择的操作模式，去控制当前选定的模块。其中，所述控制器201为一种能够执行数据逻辑处理、数值运算等数字化处理的电子设备，其举例但不限于包括处理器(CPU)、单片机、或FPGA(可编程逻辑器件)等。所述控制器201与主端装置100之间依据预设的数据格式对所通信的运动控制指令进行数据处理，其中，所述运动控制指令中至少包含操作模式，还可以包含对应操作控制信号的控制参数和操作方式。其中，所述操作模式可以用从端装置200中的不同模块的设备编号、或模式编号来表示。控制器201根据所述操作模式确定哪个模块处于从设备状态。所述控制器201还根据所述操作模式将所接收的控制参数和操作方式转换为相应模块中驱动器的驱动信号，以实现对相应模块的控制。

请参考图9，在另一个实施例中，从端装置200包括多个控制器201’，每个模块由各自独立的控制器201’控制，在一些示例中主端装置100可通过广播或组播的方式将包含操作模式的运动控制指令发送给所有模块的控制器201’，各控制器201’识别运动控制指令中的操作模式，选择执行相应的运动控制指令，或者丢弃它。其中，所述操作模式的表示方式如上一实施例所示。

请参考图10，本实施例还提供一种介入机器人操作方法，其包括在主端装置100中执行的如下步骤S1-S4，以及在从端装置200中执行的步骤S5：

步骤S1：获取操作模式选择信息；

步骤S2：根据所述操作模式选择信息，在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；

步骤S3：基于选择的所述操作模式，对操作部件101与介入机器人的从端装置200的相对应的模块进行主从映射；

步骤S4：将所述操作部件101的操作控制信号转换为对应的模块的运动控制指令并发送至从端装置200，以驱动对应的模块执行操作。

在一些示例中，步骤S4中的转换方式举例为利用预存储的数据映射表进行转换。在另一些示例中，步骤S4包括：步骤S41：根据相应模块的运动学模型，将操作控制信号转换为运动控制指令；以及将所述运动控制指令发送至从端装置200。其中，所述运动学模型为针对操作控制信号中的位移、方向等操作数据和模块的运动位移、方向等物理数据之间映射关系，而构建的算法；该步骤可由主端装置100的处理器108执行。

步骤S5：将所接收的运动控制指令转换为驱动相应模块的驱动器的驱动信号，以使得相应模块执行相应操作。

在一些示例中，所述转换方式举例为利用预存储的数据映射表进行转换。在一些示例中，所述步骤S5包括：步骤S51：利用逆运动学模型，将运动控制指令中的运动参数转换为相应驱动器的驱动信号；逆运动学模型为针对模块的运动位移、方向等，与模块内的驱动器的驱动信号的映射关系而构建的算法；该步骤可由从端装置200的控制器201执行。

进一步的，考虑到在操作模式切换之前，或者操作模式切换之后，操作部件101未必复位至初始位姿，因此在一些实施例中，所述操作控制信号包括所述操作部件101的相对运动产生的操作数据，步骤S4还包括：

步骤S42：利用运动学模型，将所述操作数据转化为对应的模块的相对运动的运动控制指令；

步骤S43：根据所述运动控制指令，以当前的位姿(指从端装置200对应的模块的当前的物理位姿)为初始位姿，驱动对应的模块执行运动。

即通过获取操作部件101相对运动的操作数据，来驱动对应的模块执行操作。

在另外的一些实施例中，在步骤S3前，所述介入机器人操作方法还包括：步骤S30：对所述操作部件101复位，使操作部件101回到初始位姿，如此可防止操作部件101的当前位姿对从端装置200对应的模块的位姿产生影响。例如，操作部件101的当前位姿接近其可操作范围的门限，则在切换操作模式时，先对所述操作部件101复位，再允许操作部件101执行相对初始位姿的移动。

优选的，请参考图11，在步骤S1获取操作模式选择信息后，所述介入机器人操作方法还包括：

步骤S11：提示切换信息，并获取确认信息；

步骤S12：若所述确认信息为是，则切换至新的操作模式；

步骤S13：若所述确认信息为否，则保持原有的操作模式。

为了防止操作者误触发错误的模块，在接收到模式切换模块300的选择操作后，可进行提示，以进行二次确认选择。可选的，上述确认提示步骤可由所述处理器在执行选择操作模式的操作过程中执行。进一步的，提示信息可确认的交互如可通过显示器105及操作部件101来实现。

进一步的，本发明实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序运行时，实现如上所述的介入机器人操作方法。该可读存储介质可独立设置，也可以集成设置于介入机器人系统中，如可集成在主端装置100的处理器108中，本发明对此不限。

综上所述，本发明提供的介入机器人的主端装置、介入机器人系统、介入机器人操作方法及可读存储介质中，所述介入机器人的主端装置包括：处理器、操作部件以及模式切换模块；所述模式切换模块至少用于在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；所述处理器与所述模式切换模块通信连接，所述处理器根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，为所述操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块建立主从映射关系，以使所述操作部件根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，控制驱动所述介入机器人的从端装置的相对应的模块。如此配置，操作者通过模式切换模块，可以选择不同的操作模式，在不同的操作模式下，操作部件分别与介入机器人的从端装置的不同的模块相映射，以驱动不同的模块。由此，操作部件被复用，减少了医生协同操作的风险，也减少了更换操作部件的机会，有效降低了操作复杂度，以及误操作的可能。

需要说明的，上述若干实施例之间可相互组合。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (18)

1.一种介入机器人的主端装置，其特征在于，包括：处理器、操作部件以及模式切换模块；

所述模式切换模块至少用于在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；

所述处理器与所述模式切换模块通信连接，所述处理器根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，为所述操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块建立主从映射关系，使所述操作部件根据所述模式切换模块所选择的所述操作模式，控制所述从端装置。

2.根据权利要求1所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述模式切换模块包括独立的人机交互部件或者触屏中的界面操作区域。

3.根据权利要求1所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述介入机器人的主端装置还包括显示器，所述显示器包括第一显示区域，所述第一显示区域根据所述模式切换模块所选择的操作模式，显示用于提示在所述操作模式下操作部件可执行的控制信息。

4.根据权利要求3所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述控制信息为用于提示在相应模式下产生操作控制信号的选项信息。

5.根据权利要求1所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述介入机器人的主端装置包括至少两个所述操作部件；根据所述模式切换模块所选择的操作模式，至少两个所述操作部件用于控制所述从端装置的相应模块的不同操作。

6.根据权利要求1所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述操作部件包括基本操作件和扩展操作件；所述基本操作件和扩展操作件的组合用于控制同一操作模式下相应模块的不同操作。

7.根据权利要求6所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述基本操作件用于产生操作指令，扩展操作件用于扩展操作指令映射产生的操作控制信号。

8.根据权利要求1所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述主端装置还包括对应操作部件的附属按钮；所述附属按钮被触发时，切换其对应的所述操作部件的使能状态。

9.根据权利要求1所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述处理器还在执行选择操作模式的操作过程中，执行确认提示步骤，以基于所获取的确认信息，执行操作模式的切换操作。

10.根据权利要求1所述的介入机器人的主端装置，其特征在于，所述处理器为所述操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块建立主从映射关系的方式包括：

根据相应模块的运动学模型，将操作控制信号转换为运动控制指令；

将所述运动控制指令发送至所述从端装置，以控制所述从端装置的相应模块。

11.一种介入机器人系统，其特征在于，包括：介入机器人的从端装置以及根据权利要求1～8中任一项所述的介入机器人的主端装置；所述介入机器人的主端装置与所述介入机器人的从端装置通信连接；所述介入机器人的从端装置至少包括以下模块中的至少两种：造影注射模块、导管介入模块以及压力控制模块；

所述造影注射模块在所述模式切换模块选择所述造影模式时，与所述操作部件建立主从映射关系；

所述导管介入模块在所述模式切换模块选择所述导航模式时，与所述操作部件建立主从映射关系；

所述压力控制模块在所述模式切换模块选择所述压力模式时，与所述操作部件建立主从映射关系。

12.根据权利要求11所述的介入机器人系统，其特征在于，所述介入机器人的主端装置包括两个所述操作部件；

在所述模式切换模块选择所述造影模式时，一个所述操作部件用于控制注射速率或注射量，另一个所述操作部件用于在不同的选项之间切换；

在所述模式切换模块选择所述导航模式时，一个所述操作部件用于控制导管运动，另一个所述操作部件用于控制导丝运动；

在所述模式切换模块选择所述压力模式时，一个所述操作部件用于控制增减压力，另一个所述操作部件用于在不同的选项之间切换。

13.根据权利要求11所述的介入机器人系统，其特征在于，所述操作部件包括基本操作件和扩展操作件；

在所述模式切换模块选择所述导航模式时，所述基本操作件用于控制导管或导丝的进退运动，所述扩展操作件用于控制所述导管或导丝的运动速度。

14.一种介入机器人操作方法，其特征在于，包括：

获取操作模式选择信息；

根据所述操作模式选择信息，在至少两个操作模式中选择其一；其中至少两个所述操作模式选自：造影模式、导航模式和压力模式；

基于选择的所述操作模式，对操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块进行主从映射；

将所述操作部件的操作控制信号转换为对应的模块的运动控制指令并发送至所述从端装置，以驱动对应的模块执行操作。

15.根据权利要求14所述的介入机器人操作方法，其特征在于，在获取操作模式选择信息后，所述介入机器人操作方法还包括：

提示切换信息，并获取确认信息；

若所述确认信息为是，则切换至新的操作模式；

若所述确认信息为否，则保持原有的操作模式。

16.根据权利要求14所述的介入机器人操作方法，其特征在于，所述操作控制信号包括所述操作部件的相对运动产生的操作数据，所述驱动对应的模块执行操作的步骤包括：

利用运动学模型，将所述操作数据转化为对应的模块的相对运动的运动控制指令；

根据所述运动控制指令，以当前的位姿为初始位姿，驱动对应的模块执行运动。

17.根据权利要求14所述的介入机器人操作方法，其特征在于，在基于选择的所述操作模式，对操作部件与介入机器人的从端装置的相对应的模块进行主从映射前，所述介入机器人操作方法还包括：对所述操作部件复位。

18.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序运行时，实现根据权利要求14～17中任一项所述的介入机器人操作方法。

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