CN116211457A - 力检测方法、力反馈方法、力检测系统和手术系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的力检测方法、力反馈方法、力检测系统、手术系统和存储介质。力检测方法，包括：获取介入手术系统的系统噪声；获取载有细长器械的输送导管进入目标对象的血管且细长器械位于输送导管内时的血管外噪声；获取输送导管位于血管内且细长器械的远端位于输送导管外时的血管内血流噪声；实时采集所述细长器械在所述血管内受到的总阻力；根据总阻力、系统噪声、血管外噪声以及血管内血流噪声，计算细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。而且力反馈方法能够可视化地反馈力检测方法检测到的触碰阻力。本发明能够为操作者(比如医生)操作手术机器人时提供更精确的力反馈，能够提高手术的安全性和可靠性。

Description

力检测方法、力反馈方法、力检测系统和手术系统

技术领域

本发明涉及手术机器人技术领域，特别涉及一种用于介入手术细长器械的力检测方法、力反馈方法、力检测系统、手术系统和存储介质。

背景技术

介入手术需要操作者(比如医生)操作细长器械(比如导丝、导管)，将它们送入人体。由于操作者人手操作，会接触到手术中的辐射，现有技术中，操作者常常通过控制手术机器人进行操作。介入手术具有创口小、出血少、恢复快等优点，不仅能够显著减少术中患者的不适，而且能够大大缩短患者术后住院时间，术后患者存活率和康复率也能明显提高。因此，借助手术机器人执行的介入手术，越来越受到广大医患的青睐，已广泛运用于各种临床手术中。

然而，通过控制操作按钮或者摇杆开关控制机器人对细长器械进行输送过程中，操作者无法感知到细长器械的输送速度以及输送过程中所受的阻力，不利于手术的安全性。举例来说，若细长器械与患者体内组织的接触力太大，就容易造成组织破损，对患者造成二次伤害。因此，如何获取细长器械所受阻力以及扭矩的变化，从而确保手术的安全性是非常关键的技术之一。

现有技术的手术机器人或介入手术装置，有的不具备力反馈功能；有的虽然具备力反馈功能，但是存在着力反馈功能单一、力反馈精度低的缺陷。

需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中手术机器人和/或介入手术装置无力反馈功能，或者力反馈功能单一的技术问题，提供了一种力检测方法、力反馈方法、力检测系统、手术系统和存储介质，本发明能够为操作者(比如医生)操作手术机器人时提供更精确的力反馈，能够提高手术的安全性和可靠性。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现，一种用于细长器械的力检测方法，一种用于细长器械的力检测方法，所述细长器械用于介入手术系统，所述介入手术系统包括用于输送所述细长器械的输送通道组件，所述输送通道组件包括输送导管；所述力检测方法，包括：

获取所述介入手术系统的系统噪声；

获取载有所述细长器械的所述输送导管进入目标对象的血管且所述细长器械位于所述输送导管内时的血管外噪声；

获取所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声；

实时采集所述细长器械在所述血管内受到的总阻力；

根据所述总阻力、所述系统噪声、所述血管外噪声以及所述血管内血流噪声，计算所述细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。

可选地，所述力检测方法，包括：

在所述介入手术系统非工作状态下，驱动所述细长器械按照预设加速度移动，并采集驱动所述细长器械的第一驱动力；

根据所述细长器械的质量和所述预设加速度，计算得到驱动所述细长器械的理论驱动力；

根据所述第一驱动力和所述理论驱动力，计算得到所述系统噪声。

可选地，力检测方法，包括：

在所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械位于所述输送导管内时，采集用于驱动所述细长器械的第二驱动力；

根据所述第二驱动力和所述系统噪声，计算得到所述血管外噪声。

可选地，包括通过以下步骤，计算所述血管外噪声：

在所述输送导管位于所述血管内、所述细长器械的远端位于所述输送导管外且所述细长器械未触碰所述血管壁或病灶时，采集用于驱动所述细长器械的第三驱动力；

根据所述第三驱动力、所述系统噪声和所述血管外噪声，计算得到所述血管内血流噪声。

可选地，通过下式计算所述细长器械与所述血管的触碰阻力：

f＝F-X-Y-μ

式中，f为所述细长器械与所述血管的触碰阻力，F为实时采集的所述细长器械在所述血管内受到的总阻力，X为所述系统噪声，Y为所述血管外噪声，μ为所述血管内血流噪声。

可选地，所述介入手术系统包括存储器；所述存储器中存储有预先标定好的参考系统噪声、预先标定好的参考血管外噪声和/或参考血管内血流噪声；所述力检测方法，包括：

将从所述存储器中读取的所述参考系统噪声作为所述系统噪声、将从所述存储器中读取的所述参考血管外噪声作为所述血管外噪声、和/或将从所述存储器中读取的所述参考血管内血流噪声作为所述血管内血流噪声。

可选地，所述力检测方法还包括：通过下述步骤分别标定得到所述参考系统噪声、参考血管外噪声和/或参考血管内血流噪声：

获取待标定介入手术系统的多例系统噪声样本；并根据所述系统噪声样本的分布，标定得到所述参考系统噪声；

对于待标定血管，根据所述细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管外噪声样本，并根据所述血管外噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管外噪声；

和/或

对于所述待标定血管，根据所述细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管内血流噪声样本，并根据所述血管内血流噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管内血流噪声。

可选地，所述力检测方法，包括：

获取所述细长器械相对于所述目标对象的血管的移动方向；

从所述存储器中获取与该移动方向和该血管对应的参考血管外噪声，并将该参考血管外噪声作为所述血管外噪声；和/或从所述存储器中获取与该移动方向和该血管对应的参考血管内血流噪声，并将该参考血管内血流噪声作为所述血管内血流噪声。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于细长器械的力反馈方法，所述细长器械用于介入手术系统，所述力反馈方法，包括：

获取感兴趣区域图像；

对所述感兴趣区域图像进行分割，分别获取目标血管图像和细长器械图像；

将所述目标血管图像和所述细长器械图像进行融合，得到术中目标图像；

采用上述任一项所述的力检测方法，实时获取所述细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力；

在显示装置上实时显示所述术中目标图像，并将所述触碰阻力可视化地叠加在所述术中目标图像上。

可选地，所述力反馈方法还包括：

使用第一颜色显示所述术中目标图像中的目标血管；

使用第二颜色显示所述术中目标图像中的细长器械；

根据所述触碰阻力和力值等级划分规则，获取所述触碰阻力对应的当前力值等级；根据所述当前力值等级和力值等级与显示颜色和/或显示闪烁频率的对应关系，获取显示所述触碰阻力的第三颜色和/或闪烁频率；

使用第三颜色和/或按照所述闪烁频率，显示被触碰的血管区域。

可选地，所述力反馈方法还包括：在显示装置上分屏显示所述目标血管图像和叠加有触碰阻力的所述术中目标图像。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于细长器械的力检测系统，所述细长器械用于介入手术系统，所述介入手术系统包括用于输送所述细长器械的输送通道组件，所述输送通道组件包括输送导管；其特征在于，所述力检测系统，包括噪声获取单元和逻辑处理单元；

所述噪声获取单元，配置为执行以下操作：

获取所述介入手术系统的系统噪声；

获取载有所述细长器械的所述输送导管进入目标对象的血管且所述细长器械位于所述输送导管内时的血管外噪声；

获取所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声；

实时采集所述细长器械在所述血管内受到的总阻力；

所述逻辑处理单元，配置为执行以下操作：根据所述总阻力、所述系统噪声、所述血管外噪声以及所述血管内血流噪声，计算所述细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。

可选地，所述力检测系统还包括图像获取单元和显示单元；

所述图像获取单元，配置为获取感兴趣区域图像；

所述逻辑处理单元，还配置为执行以下操作：

分别获取目标血管图像和细长器械图像；

将所述目标血管图像和所述细长器械图像进行融合，得到术中目标图像；

实时获取所述细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力；

所述显示单元，配置为实时显示所述术中目标图像，并将所述触碰阻力可视化地叠加在所述术中目标图像上。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种手术系统，所述手术系统包括手术机器人以及上述任一项所述的细长器械的力检测系统。

为达到上述目的，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上文所述的力检测方法和/或力反馈方法。

与现有技术相比，本发明提供的力检测方法、力反馈方法、力检测系统、手术系统和存储介质具有以下优点：

本发明提供的力检测方法，首先获取所述介入手术系统的系统噪声；然后再获取载有所述细长器械的所述输送导管进入目标对象的血管且所述细长器械位于所述输送导管内时的血管外噪声、以及所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声；接着，根据实时采集的所述细长器械在所述血管内受到的总阻力、所述系统噪声、所述血管外噪声以及所述血管内血流噪声，计算所述细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。由此可见，本发明提供的力检测方法，充分考虑了细长器械所受到的所有噪声因素(包括系统噪声、血管外噪声和血管内噪声)，并通过提取的系统噪声、血管外噪声和血管内噪声，以及实时采集的所述细长器械在所述血管内受到的总阻力，从而能够有效排除噪声因素的影响，能够更加精准的获取细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。进而为操作者(比如医生)在通过介入手术系统操作细长器械时提供更精确的力反馈奠定了基础，能够更好地辅助操作者更平稳性地操作细长器械，有利于提高手术的可靠性和安全性；并降低对操作者临床经验的依赖，有利于提高手术效率。

本发明提供的力反馈方法，通过对获取的感兴趣区域图像进行分割，在术中目标图像上仅显示目标血管的图像和细长器械的图像，并将细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力实时显示在术中图像上。由此，不仅更便于医生实时感知细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力，而且触碰阻力采用本发明提供的力检测方法获取，因此，本发明提供的力反馈方法可视化呈现的触碰阻力更加精准，从而保证了细长器械输送过程的平稳性，能够提高手术的安全性和可靠性。

本发明提供的力检测系统、手术系统和存储介质与本发明提供的力检测方法和/或力反馈方法属于同一发明构思，因此，本发明提供的力检测系统、手术系统和存储介质至少具有本发明提供的力检测方法和/或力反馈方法的所有优点，为了避免赘述，在此不再一一展开详述，更详细的内容请参见本发明提供的力检测方法和/或力反馈方法的有益效果的相关描述。

附图说明

图1为本发明提供的力检测方法、力反馈方法、力检测系统的应用场景示意图；

图2为本发明实施例一提供的力检测方法的原理示意图；

图3为本发明实施例一提供的力检测方法的流程图；

图4为应用本发明实施例一提供的力检测方法的其中一具体示例图；

图5a为本发明实施例一提供的力检测方法的噪声来源示意图；

图5b为应用本发明实施例一提供的力检测方法中系统噪声的来源一具体示例图；

图5c为应用本发明实施例一提供的力检测方法中血管外噪声的来源一具体示例图；

图5d为图5c中虚线框部分的放大示意图；

图5e为应用本发明实施例一提供的力检测方法中血管内血流噪声的来源一具体示例图；

图5f为图5e的细长器械与血管壁的触碰产生触碰阻力时的示意图；

图6为本发明实施例二提供的力反馈方法的流程图；

图7为本发明实施例二提供的力反馈方法的原理示意图；

图8为应用本发明实施例二提供的力反馈方法的其中一具体示例图；

图9a为本发明实施例三提供的力检测系统采用显示屏进行力反馈显示的触碰阻力的其中一种状态示例图；

图9b为本发明实施例三提供的力检测系统采用显示屏进行力反馈显示的触碰阻力的另外一种状态示例图；

图10为本发明实施例三提供的力检测系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提供的力检测方法、力反馈方法、力检测系统、手术系统和存储介质作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种力检测方法、力反馈方法、力检测系统、手术系统和存储介质，可以为操作者通过介入手术系统操作细长器械时提供更加精确的反馈力，能够提高手术过程中的安全性和可靠性。

需要说明的是，本发明实施方式的力检测方法、力反馈方法可应用于本发明提供的力检测系统和/或手术系统上。本文中，除非另有说明，所述的“远端”指靠近患者/病灶的一端，即远离操作者/介入手术系统的一端；所述的“近端”指靠近操作者/介入手术系统的一端、即远离血管/病灶的一端。

实施例一

本实施例提供一种用于细长器械的力检测方法，所述细长器械用于介入手术系统，所述介入手术系统包括用于输送所述细长器械的输送通道组件，所述输送通道组件包括输送导管。为了更便于理解和阐述本发明，以下先对本发明提供的力检测方法、力反馈方法、力检测系统的应用场景简要说明，然后阐述本实施例提供的力检测方法的基本原理，最后，对本实施例提供的力检测方法予以详细说明。

首先，以介入手术系统为手术机器人为例，对本实施例提供的力检测方法的应用场景予以说明。具体地，请参考图1，介入手术系统包括成像系统100、手术台200和控制台300。更具体地，成像系统100包括DSA成像设备110和第一显示装置120。DSA成像设备110能够产生成像射线并通过造影成像技术采集患者400感兴趣区域的图像，感兴趣区域的图像具体可以包括获取患者400的组织器官、手术器械、血管以及体液等手术场景图像信息，这些场景图像信息能够被传递至第一显示装置120和第二显示装置310进行显示。手术台200包括底座210以及设置在底座210上的病床220、连接在底座210上的多自由度机械臂230(至少为一条，可以为多条，不作限定)以及安装在多自由度机械臂230末端的驱动装置240和其他医疗辅助装置(图中未标示，包括但不限于内窥镜等)。驱动装置240用于驱动细长器械250经由输送通道组件260进入患者400的血管内，细长器械250包括但不限于导丝、导管、球囊支架等。控制台300包括第二显示装置310、操作控制装置320以及数据处理装置330。其中第二显示装置310用于显示当前的手术状态，手术状态包括但不限于造影图像、细长器械250的位置等。操作者可以根据第二显示装置310显示的当前手术状态，通过对操作控制装置320的控制以及数据处理装置330对控制信息的处理等实现对多成像系统100、多自由度机械臂230、和/或驱动装置240的控制，进而实现对细长器械250的控制，达到手术机器人完成手术的目的。

接下来对本发明提供的力检测方法的基本原理予以说明：如本领域的技术人员可以理解地，对于介入手术，为了安全进行手术，能够知晓细长器械250与血管壁410之间的碰触阻力是至关重要的。经过深入的调查研究和大量的实践验证，本发明的发明人发现，如何精确地获取该碰触阻力受众多的因素影响，比如设备的机械运送会造成效率损、控制电路的误差、算法的不完全、细长器械250与输送通道组件260之间的阻力以及血流的影响等，这些对细长器械250与血管壁之间的触碰阻力的精确获取造成不利影响的因素都属于噪声。经过更进一步地研究，本发明的发明人还发现具备力反馈功能的介入手术系统的相关技术之所以存在着力反馈功能单一、力反馈精度低的原因在于，在介入手术过程中进行细长器械250的受力检测时，细长器械250本身比较细小，能够感应到的力比较小，相对于系统噪声容易被淹没，因此相关技术仅考虑了介入手术系统的系统噪声，并没有考虑细长器械250通过血管鞘262的阻力、细长器械250在输送导管261内受到的阻力等。相关的技术方案虽然能将细长器械250的受力检测出来，但是都没有从根本上去除相关的噪声，得到的触碰阻力存在较大的误差、并非完全精确的细长器械250与血管壁之间的触碰阻力。

基于上述研究，为了更精确地获取细长器械250与血管壁410或病灶之间的触碰阻力，需要排除相关噪声的影响。基于这一原理，本发明提出了一种力检测方法。为了便于理解和说明本发明，以将本发明提供的力检测方法用于手术机器人为例予以说明。

具体地，请参见图2，本发明提出的力检测方法在进行细长器械250的力检测时，在手术机器人的不同阶段，采用不同的手段消除该阶段的噪声。首先，进行系统噪声提取，手术机器人开机，在手术机器人进行自检、非工作状态(空跑，未进行操作)过程中，采用电流法进行采样、滤波，以采集力值信息进行噪声图谱生成，得到待机图谱和空跑图谱；根据待机图谱和空跑图谱得到手术机器人的系统图谱(包含检测回路噪声和系统噪声，检测回路噪声可在手术机器人出厂时校准后固化在内部的存储器中)。接下来，在操作初期(细长器械250位于输送导管261内)，即手术机器人输送细长器械250且细长器械250(比如导丝)未进入血管，该过程中采用电流法采集力值信息，并生成操作初期的阻力图谱；操作初期的阻力图谱既包括系统噪声也包括血管外噪声，将系统噪声分离，即得到血管外的阻力图谱(即血管外噪声，包括但不限于血流噪声、血管鞘262噪声和Y阀263噪声)。类似地，在操作中后期(细长器械250超出输送导管261，比如导丝超出输送导管261)，在该阶段细长器械250(导丝)位于血管内，该过程中采用电流法采集力值信息，并生成操作中后期的阻力图谱；操作中后期的阻力图谱包括系统噪声、血管外噪声以及血管内噪声。将系统噪声和血管外噪声分离，即得到血管内的阻力图谱(血管内噪声)。在该阶段，如果细长器械250碰到血管壁或病灶(病变斑块，比如血管瘤等)就会产生相应的碰触阻力，根据此时采集的力值信息、系统噪声、血管外噪声以及血管内噪声，即可得到该碰触阻力。由此可见，基于该原理获得的触碰阻力，不仅考虑了系统噪声对获取的碰触阻力的影响，还充分考虑了血管外噪声、血管内噪声的影响，因此，能够更加精准的获取细长器械250与血管壁或病灶之间的触碰阻力。

需要特别说明的是，本领域的技术人员应该能够理解，上文虽然以电流法获取力值为例进行说明，但这并非本发明的限制，本发明对各个阶段阻力值的具体获取方式不作限定，在其他的实施方式中，也可以采用除电流法之外的其他方式获取各个阶段阻力值，包括但不限于力传感器。

基于上述原理，以下结合图3对本实施例提供的力检测方法予以详细说明。本实施例提供的力检测方法，包括以下步骤：

S110：获取所述介入手术系统的系统噪声；

S120：获取载有所述细长器械的所述输送导管进入目标对象的血管且所述细长器械位于所述输送导管内时的血管外噪声；

S130：获取所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声；

S140：实时采集所述细长器械在所述血管内受到的总阻力；

S150：根据所述总阻力、所述系统噪声、所述血管外噪声以及所述血管内血流噪声，计算所述细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。

本实施例提供的力检测方法，充分考虑了细长器械250所受到的所有噪声因素(包括系统噪声、血管外噪声和血管内噪声)，并通过提取的系统噪声、血管外噪声和血管内噪声，以及实时采集的细长器械250在血管内受到的总阻力，从而能够有效排除噪声因素的影响，能够更加精准的获取细长器械250与血管壁或病灶之间的触碰阻力。进而为操作者(比如医生)在操作介入手术系统操作细长器械250时提供更精确的力反馈奠定了基础，能够更好地辅助操作者更平稳性地操作细长器械250，有利于提高手术的可靠性和安全性；并降低对操作者临床经验的依赖，有利于提高手术效率。

示例性地，请参见图4，在该示例中，在输送通道组件260的近端安装有力测量单元241，力测量单元241配置为测量用于驱动细长器械250前进、后推以及旋转的驱动力。在其中一些实施方式中，输送通道组件260还包括血管鞘262和Y阀263，细长器械250穿过Y阀263内的孔通道、血管鞘262以及输送导管261，从而实现输送通道组件260对细长器械250的运载。更具体地，在一些实施方式中，力测量单元241可以为拉力传感器；在另外一些实施方式中，力测量单元241也可以为应变片。在其他的实施方式中，力测量单元241也可以为除拉力传感器以及应变片之外的其他力测量器件，本发明对此不作限定。

优选地，在其中一种示范性实施方式中，步骤S110获取所述介入手术系统的系统噪声，具体包括：

S111：在所述介入手术系统非工作状态下，驱动所述细长器械250按照预设加速度移动，并采集驱动所述细长器械250的第一驱动力；

S112：根据所述细长器械250的质量和所述预设加速度，计算得到驱动所述细长器械250的理论驱动力；

S113：根据所述第一驱动力和所述理论驱动力，计算得到所述系统噪声。

本实施例提供的力检测方法，在介入手术系统非工作状态下，驱动细长器械250按照预设加速度移动，并采集驱动细长器械250的第一驱动力，然后根据第一驱动力和理论驱动力，获取系统噪声。由此，本实施例根据实际驱动力(第一驱动力)和理论驱动力之间的差值，能够获取精确地系统噪声，从而为精确地获取细长器械250与血管壁或病灶之间的触碰阻力奠定了基础。

具体地，请参见图5a和图5b，系统噪声包括介入手术系统的设备噪声和空跑噪声。如前所述，驱动装置240用于将细长器械250经由输送通道组件260输送入患者400的血管内。首先，对于手术机器人来说，都是由不同的机械元器件组合而形成的用于输送细长器械250的装置，机械元器件之间的配合不可避免地会造成效率损失，控制电路对信号的处理、以及算法程序的信号过滤，都可能导致运算不精确，使得最终的控制产生误差。因此当驱动装置240驱动细长器械250时，通常情况下，其理论驱动力小于实际驱动力，因此，该理论驱动力与实际驱动力之间的差值，就是设备噪声。其次，驱动装置240通常依靠气压力、液压力或者电力作为驱动动力，这些驱动力，需要的介质为气体，液体或者电缆。驱动力在通过气体、液体或电缆这些介质传递的过程中不可避免地会造成损失，比如气路过长，液压回路过长，介质与管道之间产生阻尼等，使得末端输出力减小。比如，以电力作为驱动力来说，电缆长度过长，使得整体电缆电阻增大，输出电流减小，也就促使输出力减少。这些理论驱动力与实际驱动力的差值，对于一台设备来说就是空跑噪声。

更具体地，首先，如前所述，步骤S111，可以根据设置在所述驱动装置上的应变片采集得到驱动所述输送导管的第一驱动力。

接下来，对步骤S112中关于理论驱动力的获取方式予以说明如下：以细长器械250的线性移动为例，对于驱动装置240，一般采用夹持细长器械250的某一段进行单独驱动，而细长器械250具有刚性，被夹持段的移动促使细长器械250的前一段以及后一段进行相应地移动。

若该被夹持段的质量为m，该被夹持段的移动速度为V，则此时该被夹持段的动能为

相对应地，细长器械250所有段的动能为/>

n为细长器械250的等效段数(下文中的n等同，不再说明)。

同理，若该细长器械250的等效质量为M，则此时该细长器械250的动能为

由此可见，细长器械250所有段的动能

与细长器械250的动能/>

相同。因此，可以得到该细长器械250的质量/>

则理论驱动力F可以通过下式(1)计算得到：

F＝M×a (1)

式(1)中，F为理论驱动力，M为细长器械250的质量，a为细长器械250的所述预设加速度。如本领域技术人员可以理解地，本发明对预设加速度a的具体取值不作限定，在具体实施时，可以根据实际需要合理设定。

最后，基于步骤S111得到的第一驱动力和步骤S112得到的理论驱动力通过下式(2)即可得到系统噪声：

X＝X1-Y2 (2)

式(2)中，X为计算得到的系统噪声，X1为驱动细长器械250的第一驱动力(即实际驱动力)，Y2为驱动细长器械250的理论驱动力。

优选地，在其中一种示范性实施方式中，步骤S120获取载有细长器械250的所述输送导管261进入目标对象的血管且所述细长器械250位于所述输送导管261内时的血管外噪声，具体包括：

S121：在所述输送导管261位于所述血管内且所述细长器械250位于所述输送导管261内时，采集用于驱动所述细长器械250的第二驱动力；

S122：根据所述第二驱动力和所述系统噪声，计算得到所述血管外噪声。

在其中一种示范性实施方式中，步骤S122具体包括根据所述第二驱动力和所述系统噪声，通过下式(3)计算得到血管外噪声：

Y＝X2-X (3)

式(3)中，Y为血管外噪声，X2为驱动细长器械250的第二驱动力(即应变片采集得到的实际驱动力)，X为系统噪声。

本实施例提供的力检测方法，在输送导管261位于所述血管内且所述细长器械250位于所述输送导管261内时，采集用于驱动所述细长器械250的第二驱动力；并根据所述第二驱动力和所述系统噪声，计算得到所述血管外噪声。由此，本实施例不仅使得难以直接测量的血管外噪声变得可以获取，而且根据采集到的实际驱动力和系统噪声，能够获得更加精确的血管外噪声，从而为精确地获取细长器械250与血管壁或病灶之间的触碰阻力奠定了基础。

更具体地，请参见图5a、图5c和图5d，所述血管外噪声包括血管鞘噪声、Y阀噪声以及所述血管内的血流噪声。除了输送细长器械250的手术机器人的输送装置外，在进入人体之前，细长器械250需要经过输送通道组件260的血管鞘262和Y阀263；在经过血管鞘262的管道(内孔)和Y阀263的孔道时，血管鞘262的管道和Y阀263的孔道对细长器械250都有阻碍作用，会使得运送过程变得迟滞，分别形成血管鞘噪声和Y阀噪声。进一步地，由于输送导管261已经穿入患者400的血管，而输送导管261是中空管道，且血管鞘262的前端是中空管道形式，血液420不可避免地进入输送通道组件260，影响细长器械250输送，形成血管鞘262内血管流噪声(即血管内的血流噪声)的一部分。另外，不同的手术形式，血液的流动方向可能与细长器械250是顺方向或者逆方向；以及血管鞘262处血液420是否是流动状态，是否具有粘性等，这些都是影响精确提取细长器械250与血管壁或病灶的触碰阻力的血管内的血流噪声的组成部分。

优选地，在其中一种示范性实施方式中，步骤S130获取所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声，具体包括以下步骤：

S131：在所述输送导管261位于所述血管内、所述细长器械250的远端位于所述输送导管261外且所述细长器械250未触碰所述血管壁410或病灶时，采集用于驱动所述细长器械250的第三驱动力；

S132：根据所述第三驱动力、所述系统噪声和所述血管外噪声，计算得到所述血管内血流噪声。

具体地，步骤S132，根据所述第三驱动力、所述系统噪声和所述血管外噪声，通过下式(4)即可得到血管内血流噪声：

μ＝X3-Y-X (4)

式(4)中，μ为血管内血流噪声，X3为驱动所述细长器械250的第三驱动力(即应变片采集得到的实际驱动力)，Y为血管外噪声，X为系统噪声。

本实施例提供的力检测方法，根据采集到的实际驱动力、系统噪声和血管外噪声，计算得到血管内血流噪声。由此，本实施例提供的力检测方法，不仅使得难以直接测量的血管内噪声变得可以获取，而且能够获得更加精确的血管内噪声，从而为精确地获取细长器械250与血管壁410或病灶之间的触碰阻力奠定了基础。

更具体地，请参见图5a和图5e，其中，图5e为应用本实施例提供的力检测方法中腔道内流体噪声的来源。结合图5a和图5e不难看出，血管内的阻力噪声，主要是血流噪声。此时，由于细长器械250伸出输送导管261进入患者400的血管，即细长器械250进入血管的距离比输送导管261进入血管的距离要长)，位于血管内的细长器械250不可避免地会受到血流运动的影响，该影响即为上述的血管内噪声。

优选地，在其中一种示范性实施方式中，步骤S150计算所述细长器械250与所述血管的触碰阻力，具体包括通过下式(5)计算所述细长器械250与血管壁410或病灶之间的触碰阻力：

f＝F-X-Y-μ (5)

式(5)中，f为细长器械250与血管壁410或病灶之间的触碰阻力，F为实时采集的细长器械250在所述血管内受到的总阻力，X为系统噪声，Y为血管外噪声，μ为血管内血流噪声。

本实施例提供的力检测方法，根据采集到的实际驱动力、系统噪声、血管外噪声和所述血管内血流噪声，计算得到细长器械250与血管壁410或病灶之间的触碰阻力。由此，本实施例提供的力检测方法，由于将系统噪声、血管外噪声和血管内噪声从实际的驱动力中剥离，因此，能够获得更加精确的血管内噪声，进而为操作者(比如医生)在操作介入手术系统操作细长器械时提供更精确的力反馈奠定了基础，有利于提高手术的可靠性和安全性。

具体地，请参见图5a和图5f，其中，本实施例提供的力检测方法能够将系统噪声、血管外噪声和血管内噪声从实际的驱动力中剥离，得到的触碰阻力更加精确。根据上式(5)不难判断，当细长器械250与血管壁410或病灶之间的触碰阻力f趋向于0值时，表明细长器械250与血管壁410或病灶之间并未接触，手术安全，而当两者之间碰撞，实时采集的所述细长器械250在血管内受到的总阻力F势必增大，细长器械250与血管壁410或病灶之间的触碰阻力f同样增大，之后，就可以根据触发阻力f和实际需要，警示当前手术可能存在一定的风险，从而提高手术的安全性和可靠性。

较佳地，在其中一种示范性实施方式中，所述介入手术系统包括存储器(图中未标示)；所述存储器中存储有预先标定好的参考系统噪声、预先标定好的参考血管外噪声和/或参考血管内血流噪声。相对应地，步骤S110具体为将从所述存储器中读取的所述参考系统噪声作为所述系统噪声；步骤S120具体为将从所述存储器中读取的所述参考血管外噪声作为所述血管外噪声、步骤S130具体为将从所述存储器中读取的所述参考血管内血流噪声作为所述血管内血流噪声。

由此，本实施例提供的力检测方法，通过从存储器中获预先标定好的参考系统噪声、预先标定好的参考血管外噪声和/或参考血管内血流噪声，在不影响获取的细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力的精度的情况下，能够节省人力和物力，进一步提升细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力的获取效率。

在其中一些示例性实施方式中，通过下述步骤标定得到所述参考系统噪声：

获取待标定介入手术系统的多例系统噪声样本；并根据所述系统噪声样本的分布，标定得到所述参考系统噪声。

由此，本实施例根据多例系统噪声样本的分布标定得到所述参考系统噪声的方式，能够进一步降低标定误差，从而为快速而准确地获取系统噪声奠定了基础。

具体地，本领域的技术人员应该能够理解，对于一个稳定工艺生产下的介入手术系统(比如手术机器人)的输送系统，该介入手术系统的电路、机械、以及系统软件相差不大。无论是理论层面还是在实际应用中，整机差别也是有限的。由于实际测试出来的系统噪声符合正态分布，因此，可以将介入手术系统的系统噪声视为一定值，存储在存储器(控制器的寄存器)内，在计算细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力时，只需从存储器中读取即可，而无需每次都重新执行如步骤S111-步骤S113以获取系统噪声，此种设置，能够在不影响获取的细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力的精度的情况下，为提高触碰阻力的获取效率奠定基础。进一步地，有关系统噪声样本的具体获取方法可以参见上文关于步骤S111-步骤S113的详细内容，在此，不再赘述。需要说明的是，虽然在实际使用中存储在存储器中的参考系统噪声为一定值，但是，本发明对该定值的具体取值不作限定，由于参考系统噪声服从正态分布，该定值可以为合理取值区间内的任一值。

在其中一些示范性实施方式中，通过下述步骤标定得到所述参考血管外噪声：

对于待标定血管，根据所述细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管外噪声样本，并根据所述血管外噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管外噪声。

由此，本实施例提供的力检测方法，对于每一待标定血管，根据所述细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管外噪声样本，并根据所述血管外噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管外噪声，这种根据血管和细长器械相对于血管的移动方向分别进行标定获取参考血管外噪声的方式，能够进一步降低标定误差，从而为快速而准确定获取血管外噪声奠定了基础。

示例性地，以目标对象为人体来说，人体血管所处的身体部位(比如位于心脏、脑部、四肢末端)中血液的流速及粘度可能不同；细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向包括：细长器械的移动方向与当前待标定血管内的血液的流向相同或相反，在这两种情况下，细长器械所受到的血流阻力显然是不同的。因此，根据不同的血管、按照细长器械相对于当前待标定血管的移动方向分别得到多组参考血管外噪声的方式，可以为进一步提升血管外噪声的精度奠定基础。与获取参考系统噪声的原理类似，对于同一待标定血管、相同的细长器械移动方向，多例血管外噪声样本也是符合正态分布的，标定得到的参考血管外噪声同样可以为一个定值。需要说明的是，虽然在实际使用中存储在存储器中的参考血管外噪声为一定值，但是，本发明对该定值的具体取值不作限定，由于参考血管外噪声服从正态分布，该定值可以为合理取值区间内的任一值。进一步地，有关如何获取每一例血管外噪声样本具体方法请参见步骤S121-步骤S122的详细说明，在此不再赘述。另外，所述多例血管外噪声样本和所述多例血管内血流噪声样本可以来自同一标定对象的多次测量，也可以来自不同的标定对象的测量，本发明对此不作限定。

在其中一些示范性实施方式中，通过下述步骤标定得到所述参考血管内血流噪声：

对于所述待标定血管，根据所述细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管内血流噪声样本，并根据所述血管内血流噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管内血流噪声。

由此，本实施例提供的力检测方法，对于每一待标定血管，根据细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管内血流噪声样本，并根据所述血管内血流噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管内血流噪声样本，这种根据血管和细长器械相对于血管的移动方向分别进行标定获取参考血管内血流噪声的方式，能够进一步降低标定误差，从而为快速而准确地获取血管外噪声奠定了基础。

需要说明的是，上述根据多例血管内血流噪声样本获取参考血管内血流噪声的基本原理与根据多例血管外噪声获取参考血管外噪声的原理基本相同，为了避免赘述，在此，不展开说明，更详细的内容请参见上文获取参考血管外噪声的内容适应性理解。进一步地，有关如何获取每一例血管内血流噪声样本具体方法请参见步骤S131-步骤S132的详细说明，在此不再赘述。

与之相对应，本实施例提供的力检测方法，通过以下步骤获取血管外噪声和血管内血流噪声：

获取所述细长器械相对于所述目标对象的血管的移动方向；

从所述存储器中获取与该移动方向和该血管对应的参考血管外噪声，并将该参考血管外噪声作为所述血管外噪声；和/或从所述存储器中获取与该移动方向和该血管对应的参考血管内血流噪声，并将该参考血管内血流噪声作为所述血管内血流噪声。

本实施例提供的力检测方法，在获取血管外噪声和/或血管内血流噪声时，能够根据该移动方向和该血管对应的参考血管外噪声和/或血管内血流噪声，由此，得到的血管外噪声和血管内血流噪声更加精确。

如前所述，对于血管外噪声，对细长器械250产生影响的主要是Y阀263、血管鞘262以及输送通道组件260内的血流；对于同一类目标对象(比如人体)的血管而言，血管构造基本相似，血液粘性流速差异不大，因此，在其他一些实施方式中，也可以不考虑血管所处的身体部位以及细长器械250的移动方向与当前待标定血管内的血液的流向关系，多例血管外噪声样本和/或多例血管内血流噪声样本可以为来自不同的身体部位的待标定血管，也可以为来自位于同一身体部位的待标定血管；在获取多例血管外噪声和/或多例血管内血流噪声样本时，所述细长器械250的移动方向与当前待标定血管内的血液的流向可以相同也可以不同。但需要特别说明的是，在获取参考血管内血流噪声时，细长器械250不能触碰血管壁或病灶。

实施例二

本实施例提供了用于细长器械的力反馈方法，所述细长器械用于介入手术系统。具体地，请参见图6，其示意性地给出了本实施例提供的力反馈方法的流程图。从图6可以看出，本实施例提供的力反馈方法，包括以下步骤：

S210：获取感兴趣区域图像；

S220：对所述感兴趣区域图像进行分割，分别获取目标血管图像和细长器械图像；

S230：将所述目标血管图像和所述细长器械图像进行融合，得到术中目标图像；

S240：采用如上述实施例一任一实施方式所述的力检测方法，实时获取所述细长器械250与血管壁或病灶的触碰阻力；

S250：在显示装置上实时显示所述术中目标图像，并将所述触碰阻力可视化地叠iti加在所述术中目标图像上。

本实施例提供的力反馈方法，通过对获取的感兴趣区域图像进行分割，在术中目标图像上仅显示目标血管的图像和细长器械的图像，并将细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力实时显示在术中图像上。由此，不仅更便于医生实时感知细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力，而且触碰阻力采用实施例一提供的力检测方法获取，因此，本实施例提供的力反馈方法可视化呈现的触碰阻力更加精准，从而保证了细长器械输送过程的平稳性，能够提高手术的安全性和可靠性。

具体地，请参见图7，本实施例提供的力反馈方法的基本原理为：首先，获取感兴趣区域的影像数据(比如DSA影像数据抓取)，提取血管信息得到目标血管图像I和提取细长器械的头端(远端)信息得到细长器械图像II，并将目标血管图像I和细长器械图像II进行融合得到术中目标图像III。然后，实时采集细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力；并可视化(比如按照触碰阻力的大小进行区间划分，根据不同的区间赋予不同的闪烁频率，对触碰的血管壁或病灶闪烁)地叠加在术中目标图像III上，得到最终显示的图像IV。

更具体地，以DSA血管造影图像(影像)为例，请参见图8，对于任一帧DSA血管造影图像(包括血管、细长器械及血管周围的器官组织如肌肉、骨骼等)，利用图像处理技术，如通俗的智能抠图，将血管分离出来，得到一帧仅包括血管的纯净图像，即目标血管图像Ⅰ。然后识别细长器械前端位置，利用图像处理技术，生成一张仅包括细长器械的纯净图像即细长器械图像Ⅱ，将两个图像进行融合(比如蒙版算法)，生成一张仅有血管和细长器械的图像，称为术中目标图像III。需要注意的是，目标血管图像Ⅰ、细长器械图像Ⅱ以及术中目标图像III是呈现力反馈的过程图像，操作者最终看到的是图像IV。另外，需要说明的是，本发明对感兴趣区域图像的获取方式、分割得到目标血管图像I的具体方法、分割得到细长器械图像II的具体方法以及目标血管图像I和细长器械图像II的融合方法不做限定，更详细地内容请参见为本领域技术人员所悉知的现有技术，在此，不再赘述。

优选地，在其中一种示范性实施方式中，步骤S250在显示装置上实时显示所述术中目标图像，并将所述触碰阻力可视化地叠加在所述术中目标图像上，具体包括：

S251：使用第一颜色显示所述术中目标图像中的目标血管；

S252：使用第二颜色显示所述术中目标图像中的细长器械；

S253：根据所述触碰阻力和力值等级划分规则，获取所述触碰阻力对应的当前力值等级；根据所述当前力值等级和力值等级与显示颜色和/或显示闪烁频率的对应关系，获取显示所述触碰阻力的第三颜色和/或闪烁频率；

S254：使用第三颜色和/或按照所述闪烁频率，显示被触碰的血管区域。

本实施例提供的力反馈方法，通过使用第一颜色显示目标血管、使用第二颜色显示细长器械，并使用第三颜色和/或按照所述闪烁频率，显示被触碰的血管区域或病灶。由此通过使用不同的颜色分别显示目标血管、细长器械以及被触碰的血管区域或病灶，以及对显示的被触碰的血管区域进行根据触碰阻力的大小进行闪烁，能够更直观地警示操作者，以更好地辅助操作者提高手术的效率和安全性。

具体地，仍以DSA血管造影图像(影像)为例，通常情况下DSA血管造影图像为黑白两色，血管呈现黑色，其他体内物质为白色或者透明。示例性地，请参见图9a，其示意性地给出了本实施例提供的力检测系统采用显示屏进行力反馈显示的触碰阻力的其中一种状态示例图。从图9a可以看出，对于显示屏内的内容，可以使用黑色显示血管，蓝色显示细长器械250，当细长器械250触碰血管壁410时，可以使用区别于造影后的黑白色的其他颜色显示被触碰的血管段(图9a中位于图示方向左上方被明显加粗的血管段)，如红色显示被触碰的血管壁410所在的血管段。

更具体地，在一些实施方式中，可以对触碰阻力进行力值等级划分，比如触碰阻力大于0小于第一阈值时，为低等级，对应第一警示颜色；触碰阻力大于第一阈值小于第二阈值，为中等级，对应第二警示颜色；触碰阻力大于第二阈值，为高等级，对应第三警示颜色。等级越高，颜色越深，比如第一警示颜色为黄色、第二警示颜色为橙色以及第三警示颜色为红色。当前触碰阻力的值不同，显示的被触碰的血管壁的颜色不同，以更加直观地警示操作者。在又一些实施方式中，可以根据触碰阻力的大小，显示透明度随着力度的大小而变化，力度强，变化速率快，力度弱，变化速率小。比如，触碰阻力为低等级时，使用第一频率闪烁；触碰阻力为中等级时，使用第二频率闪烁；触碰阻力为高等级时，使用第三频率闪烁。其中，第三频率大于第二频率；第二频率大于第一频率。由此，根据触碰阻力的大小，在感官上形成不同频率的闪烁图，能够更进一步地警示操作者(比如医生)。进一步地，在具体实施时，可以将与细长器械接触的N×N像素矩阵区域赋予区别于目标血管的颜色(比如黑色)颜色值(比如红色)，再将其的透明度变化速率随着力值的变化而变化，如力值大，透明度变化速率快，实现N×N像素矩阵区域的透明度变化，达到图像闪烁的效果。

更进一步地，还可以实时显示细长器械250与血管壁410或病灶的触碰阻力值。比如图9a所示，在图像上的上方显示所述触碰阻力值。由此，当细长器械250没有与血管壁410或病灶触碰时(即没有显示预警时)，操作者也能时刻把控手术的力度，从而确保手术的安全性。需要说明的是，图9a和图9b中图示左上方的“当前力值xN”，仅是示例性说明当前触碰力值的大小为xN(牛顿)，该值是随当前触碰力值的变化而变化，比如5N，4.8N等。很显然地，本发明对该取值是不作任何限定的。

优选地，在其中一些示范性实施方式中，力反馈方法还包括：在显示装置上分屏显示所述目标血管图像和叠加有触碰阻力的所述术中目标图像。

具体地，请参见图9b，其示意性地给出了本实施例提供的力检测系统采用显示屏进行力反馈显示的触碰阻力的另外一种状态示例图。从图9b可以看出，本实施方式不仅显示了叠加有触碰阻力的术中目标图像，而且在显示叠加有触碰阻力的术中目标图像的同时，还显示了该血管正常状态下的参考图。由此，这种对比实时显示术中图像和参考图像的方式，更便于操作者进行异常诊断，从而能够进一步地辅助操作者提升手术的安全性。

实施例三

本实施例提供了一种力检测系统，所述细长器械用于介入手术系统，所述介入手术系统包括用于输送所述细长器械的输送通道组件，所述输送通道组件包括输送导管。具体地，请参见图10，本实施例提供的力检测系统包括噪声获取单元510和逻辑处理单元520。更具体地，所述噪声获取单元510，配置为执行以下操作：

获取所述介入手术系统的系统噪声；

获取载有所述细长器械的所述输送导管进入目标对象的血管且所述细长器械位于所述输送导管内时的血管外噪声；

获取所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声；

实时采集所述细长器械在所述血管内受到的总阻力；

所述逻辑处理单元520，配置为执行以下操作：根据所述总阻力、所述系统噪声、所述血管外噪声以及所述血管内血流噪声，计算所述细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。

由此，本实施例提供的力检测系统，充分考虑了细长器械所受到的所有噪声因素(包括系统噪声、血管外噪声和血管内噪声)，并通过提取的系统噪声、血管外噪声和血管内噪声，以及实时采集的细长器械在血管内受到的总阻力，从而能够有效排除噪声因素的影响，能够更加精准的获取细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。进而为操作者(比如医生)在操作介入手术系统操作细长器械时提供更精确的力反馈奠定了基础，能够更好地辅助操作者更平稳性地操作细长器械，有利于提高手术的可靠性和安全性；并降低对操作者临床经验的依赖，有利于提高手术效率。

可以理解的，本实施例提供的力检测系统，与上文实施例提供的力检测方法的基本原理相同，因此，关于本实施例提供的力检测系统的更详细内容，请参见上文关于力检测方法实施例的相关说明适应性理解，在此不再展开说明。

优选地，在其中一种示范性实施方式中，所述力检测系统还包括图像获取单元530和显示单元540。

具体地，所述图像获取单元530，配置为获取感兴趣区域图像。所述逻辑处理单元520，还配置为执行以下操作：

对所述感兴趣区域图像进行分割，分别获取目标血管图像和细长器械图像；

将所述目标血管图像和所述细长器械图像进行融合，得到术中目标图像；

实时获取所述细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力；

所述显示单元540，配置为实时显示所述术中目标图像，并将所述触碰阻力可视化地叠加在所述术中目标图像上。

本实施例提供的力检测系统，通过逻辑处理单元对获取的感兴趣区域图像进行分割，在术中目标图像上仅显示目标血管的图像和细长器械的图像，并将细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力实时显示在术中图像上。由此，不仅更便于医生实时感知细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力，而且触碰阻力采用实施例一提供的力检测方法获取，因此，本实施例提供的力检测系统可视化呈现的触碰阻力更加精准，从而保证了细长器械输送过程的平稳性，能够提高手术的安全性和可靠性。

可以理解的，本实施例提供的力检测系统，与上文实施例提供的力反馈方法的基本原理相同，因此，关于本实施例提供的力检测系统的更详细内容，请参见上文关于力反馈方法实施例的说明适应性理解，在此不再展开说明。

实施例四

本实施例提供了一种手术系统，所述手术系统包括手术机器人以及上文所述的力检测系统。由于本实施例提供的手术系统包括上文所述的力检测系统，本实施例提供的手术系统属于同一发明构思，因此，本实施例提供的手术系统至少具有上述实施例提供的力检测系统的所有优点，为了避免赘述，在此，不再一一详细说明，更详细的内容请参见上文关于力检测系统的有益效果的相关描述。

实施例五

本实施例提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可以实现上文所述的力检测方法和/或力反馈方法。由于本实施例提供的可读存储介质与上文所述的力检测方法和/或力反馈方法属于同一发明构思，因此本实施例提供的可读存储介质具有上文所述的力检测方法和/或力反馈方法的所有优点，在此，不再对本实施例提供的可读存储介质所具有的有益效果进行一一赘述。

本实施例实施方式提供的可读存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机硬盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其组合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，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，均属于本发明的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种用于细长器械的力检测方法，所述细长器械用于介入手术系统，所述介入手术系统包括用于输送所述细长器械的输送通道组件，所述输送通道组件包括输送导管；其特征在于，所述力检测方法，包括：

获取所述介入手术系统的系统噪声；

获取载有所述细长器械的所述输送导管进入目标对象的血管且所述细长器械位于所述输送导管内时的血管外噪声；

获取所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声；

实时采集所述细长器械在所述血管内受到的总阻力；

根据所述总阻力、所述系统噪声、所述血管外噪声以及所述血管内血流噪声，计算所述细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。

2.根据权利要求1所述的力检测方法，其特征在于，包括：

在所述介入手术系统非工作状态下，驱动所述细长器械按照预设加速度移动，并采集驱动所述细长器械的第一驱动力；

根据所述细长器械的质量和所述预设加速度，计算得到驱动所述细长器械的理论驱动力；

根据所述第一驱动力和所述理论驱动力，计算得到所述系统噪声。

3.根据权利要求2所述的力检测方法，其特征在于，包括：

在所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械位于所述输送导管内时，采集用于驱动所述细长器械的第二驱动力；

根据所述第二驱动力和所述系统噪声，计算得到所述血管外噪声。

4.根据权利要求3所述的力检测方法，其特征在于，包括通过以下步骤，计算所述血管外噪声：

在所述输送导管位于所述血管内、所述细长器械的远端位于所述输送导管外且所述细长器械未触碰所述血管壁或病灶时，采集用于驱动所述细长器械的第三驱动力；

根据所述第三驱动力、所述系统噪声和所述血管外噪声，计算得到所述血管内血流噪声。

5.根据权利要求1所述的力检测方法，其特征在于，通过下式计算所述细长器械与所述血管的触碰阻力：

f＝F-X-Y-μ

式中，f为所述细长器械与所述血管的触碰阻力，F为实时采集的所述细长器械在所述血管内受到的总阻力，X为所述系统噪声，Y为所述血管外噪声，μ为所述血管内血流噪声。

6.根据权利要求1-5任一项所述的力检测方法，其特征在于，所述介入手术系统包括存储器；所述存储器中存储有预先标定好的参考系统噪声、预先标定好的参考血管外噪声和/或参考血管内血流噪声；所述力检测方法，包括：

将从所述存储器中读取的所述参考系统噪声作为所述系统噪声、将从所述存储器中读取的所述参考血管外噪声作为所述血管外噪声、和/或将从所述存储器中读取的所述参考血管内血流噪声作为所述血管内血流噪声。

7.根据权利要求6所述的力检测方法，其特征在于，还包括：通过下述步骤分别标定得到所述参考系统噪声、参考血管外噪声和/或参考血管内血流噪声：

获取待标定介入手术系统的多例系统噪声样本；并根据所述系统噪声样本的分布，标定得到所述参考系统噪声；

对于待标定血管，根据所述细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管外噪声样本，并根据所述血管外噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管外噪声；

和/或

对于所述待标定血管，根据所述细长器械相对于当前待标定血管的当前移动方向，获取多例血管内血流噪声样本，并根据所述血管内血流噪声样本的分布，标定得到与所述当前待标定血管和所述当前移动方向对应的所述参考血管内血流噪声。

8.根据权利要求7所述的力检测方法，其特征在于，包括：

获取所述细长器械相对于所述目标对象的血管的移动方向；

从所述存储器中获取与该移动方向和该血管对应的参考血管外噪声，并将该参考血管外噪声作为所述血管外噪声；和/或从所述存储器中获取与该移动方向和该血管对应的参考血管内血流噪声，并将该参考血管内血流噪声作为所述血管内血流噪声。

9.一种用于细长器械的力反馈方法，所述细长器械用于介入手术系统，其特征在于，所述力反馈方法，包括：

获取感兴趣区域图像；

对所述感兴趣区域图像进行分割，分别获取目标血管图像和细长器械图像；

将所述目标血管图像和所述细长器械图像进行融合，得到术中目标图像；

采用如权利要求1-8任一项所述的力检测方法，实时获取所述细长器械与血管壁或病灶的触碰阻力；

在显示装置上实时显示所述术中目标图像，并将所述触碰阻力可视化地叠加在所述术中目标图像上。

10.一种用于细长器械的力检测系统，所述细长器械用于介入手术系统，所述介入手术系统包括用于输送所述细长器械的输送通道组件，所述输送通道组件包括输送导管；其特征在于，所述力检测系统，包括噪声获取单元和逻辑处理单元；

所述噪声获取单元，配置为执行以下操作：

获取所述介入手术系统的系统噪声；

获取载有所述细长器械的所述输送导管进入目标对象的血管且所述细长器械位于所述输送导管内时的血管外噪声；

获取所述输送导管位于所述血管内且所述细长器械的远端位于所述输送导管外时的血管内血流噪声；

实时采集所述细长器械在所述血管内受到的总阻力；

所述逻辑处理单元，配置为执行以下操作：根据所述总阻力、所述系统噪声、所述血管外噪声以及所述血管内血流噪声，计算所述细长器械与血管壁或病灶之间的触碰阻力。

11.一种手术系统，其特征在于，包括手术机器人以及如权利要求10所述的细长器械的力检测系统。

12.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的力检测方法、或如权利要求9所述的力反馈方法。

Images