本發(fā)明涉及醫(yī)療激光消蝕，具體涉及一種激光消蝕導(dǎo)管端部彎曲控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、激光消蝕是一種常見的微創(chuàng)治療方法，廣泛應(yīng)用于心血管疾病治療等領(lǐng)域。在激光消蝕手術(shù)中，導(dǎo)管通常需要精確定位到目標(biāo)組織，以確保激光能量能夠準(zhǔn)確作用于病變區(qū)域。

2、現(xiàn)有的激光消蝕導(dǎo)管端部彎曲控制方法主要包括手動控制和基于傳感器的自動控制兩種方式。其中，手動控制方法是醫(yī)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和視覺反饋調(diào)整導(dǎo)管的位置和彎曲角度。手動操作容易受醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的影響，控制導(dǎo)管彎曲需要醫(yī)生具備較高的技能水平。在復(fù)雜的手術(shù)環(huán)境中，控制導(dǎo)管的難度進(jìn)一步增加?；趥鞲衅鞯淖詣涌刂品椒ɡ酶鞣N傳感器（如力傳感器、位移傳感器等）監(jiān)測導(dǎo)管的位置和外部環(huán)境的變化，然后通過控制器調(diào)整導(dǎo)管的彎曲角度。傳感器可能受到電磁干擾或其他外界因素的影響，進(jìn)而降低數(shù)據(jù)的可靠性。

3、為解決上述問題，本發(fā)明利用圖像處理和智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)激光消蝕導(dǎo)管端部的精確導(dǎo)向和彎曲控制，以提高激光消蝕手術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種激光消蝕導(dǎo)管端部彎曲控制方法及裝置、計(jì)算設(shè)備。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種激光消蝕導(dǎo)管端部彎曲控制方法，包括：

3、獲取所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導(dǎo)管遠(yuǎn)端周圍組織的特征信息；其中，所述特征信息包括幾何特征、紋理特征、顏色特征以及深度信息；

4、根據(jù)所述特征信息判斷所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端的當(dāng)前走向，根據(jù)所述當(dāng)前走向計(jì)算所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所需的彎曲角度；

5、根據(jù)所述彎曲角度控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過所述伺服電機(jī)帶動與其相連的至少兩根牽引線，使所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端彎曲至所需角度。

6、在一種可選的方式中，所述激光消蝕導(dǎo)管以快速交換型導(dǎo)管和整體交換型導(dǎo)管為基礎(chǔ)，其導(dǎo)管本身包括縱向組成以及管身橫截面組成；

7、其中，所述縱向組成包括耦合手柄、調(diào)節(jié)手柄、導(dǎo)絲口以及定向彎曲頭端；所述耦合手柄采用abs塑料殼與鋁合金框架復(fù)合結(jié)構(gòu)，以確保光纖束與耦合手柄連接的穩(wěn)定；

8、所述管身橫截面組成包括外套管、位于外套管內(nèi)的光纖層以及位于光纖層中心的導(dǎo)絲腔；其中，所述導(dǎo)絲腔用于前置導(dǎo)絲的穿行，并從導(dǎo)絲口穿出，所述導(dǎo)絲腔為中心軸或偏心軸；所述外套管與所述耦合手柄之間設(shè)有保護(hù)套管；所述外套管管身設(shè)有熱壓標(biāo)記，標(biāo)記段至導(dǎo)管頭端為導(dǎo)管工作長度，所述導(dǎo)管工作長度段覆有親水涂層；所述導(dǎo)絲腔外周排列有光纖層，由不透光內(nèi)套管分隔，以確保光纖層能量傳輸?shù)姆€(wěn)定性；所述光纖層中光纖絲的最小彎曲半徑為12度至13度。

9、在一種可選的方式中，所述外套管與光纖層之間設(shè)置有第一牽引絲和第二牽引絲；

10、其中，所述第一牽引絲位于定向彎曲頭端的彎曲部，配置為可拉緊的固定長度，所述第二牽引絲位于定向彎曲頭端，與所述第一牽引絲呈180度對稱分布，所述第二牽引絲尾部為彈性線；

11、所述調(diào)節(jié)手柄內(nèi)設(shè)有滾輪連接第一牽引絲，通過控制器撥動滾輪，以控制所述第一牽引絲拉緊，使導(dǎo)管頭端朝所述第一牽引絲方向彎曲，其中，彎曲的彎曲度小于或等于90度，逆向轉(zhuǎn)動則恢復(fù)初始狀態(tài)。

12、在一種可選的方式中，根據(jù)所述特征信息判斷所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端的當(dāng)前走向進(jìn)一步包括：

13、通過組合條件規(guī)則方法判斷所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端的當(dāng)前走向；

14、其中，所述組合條件規(guī)則包括幾何特征規(guī)則、紋理特征規(guī)則、顏色特征規(guī)則以及深度信息規(guī)則。

15、在一種可選的方式中，所述幾何特征規(guī)則包括第一規(guī)則以及第二規(guī)則，其中，所述第一規(guī)則為：如果導(dǎo)管遠(yuǎn)端前方有線性結(jié)構(gòu)，且該結(jié)構(gòu)的方向與導(dǎo)管當(dāng)前軸線形成銳角，則判斷導(dǎo)管應(yīng)朝該線性結(jié)構(gòu)方向彎曲；所述第二規(guī)則為：如果導(dǎo)管遠(yuǎn)端接觸到組織邊界，且邊界方向明確，則判斷導(dǎo)管應(yīng)沿著邊界方向繼續(xù)推進(jìn)或適當(dāng)彎曲以繞過障礙物；

16、所述紋理特征規(guī)則包括第三規(guī)則以及第四規(guī)則，其中，所述第三規(guī)則為：如果導(dǎo)管遠(yuǎn)端前方的組織區(qū)域紋理呈現(xiàn)出高度一致的方向性，則判斷導(dǎo)管應(yīng)沿著紋理方向前進(jìn)；所述第四規(guī)則為：如果紋理特征顯示前方有不規(guī)則或粗糙的區(qū)域，表示存在瘢痕組織或病變；

17、所述顏色特征規(guī)則包括第五規(guī)則，其中，所述第五規(guī)則為：如果導(dǎo)管前方出現(xiàn)與周圍組織顏色不同的區(qū)域，則根據(jù)顏色分布和亮度判斷血管走向，并據(jù)此調(diào)整導(dǎo)管方向；

18、所述深度信息規(guī)則包括第六規(guī)則，其中所述第六規(guī)則為：如果深度信息顯示導(dǎo)管前方有坡度或高度變化，則判斷導(dǎo)管應(yīng)調(diào)整彎曲角度。

19、在一種可選的方式中，根據(jù)所述當(dāng)前走向計(jì)算所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所需的彎曲角度進(jìn)一步包括：

20、在目標(biāo)位置處定義局部坐標(biāo)系，確定從參考坐標(biāo)系到所述局部坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)所述目標(biāo)位置計(jì)算導(dǎo)管遠(yuǎn)端達(dá)到的目標(biāo)走向；

21、比較所述當(dāng)前走向和所述目標(biāo)走向，分別計(jì)算在俯仰、偏航以及滾轉(zhuǎn)上的旋轉(zhuǎn)差異；根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)差異得到所述俯仰、偏航以及滾轉(zhuǎn)上的彎曲角度；

22、根據(jù)所述激光消蝕導(dǎo)管的最小彎曲半徑和最大彎曲角度，調(diào)整所述彎曲角度，將所述彎曲角度轉(zhuǎn)換為所述激光消蝕導(dǎo)管的控制指令。

23、在一種可選的方式中，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)差異得到所述俯仰、偏航以及滾轉(zhuǎn)上的彎曲角度進(jìn)一步包括：

24、根據(jù)旋轉(zhuǎn)差異矩陣的元素計(jì)算得到所述俯仰、偏航以及滾轉(zhuǎn)上的彎曲角度；

25、其中，所述俯仰上的彎曲角度為：

26、?；

27、其中，為俯仰上的彎曲角度，，···，為旋轉(zhuǎn)差異矩陣的元素，；為反正切函數(shù)；

28、所述偏航上的彎曲角度為：

29、?；

30、其中，為偏航上的彎曲角度；

31、所述滾轉(zhuǎn)上的彎曲角度為：

32、?；

33、其中，為滾轉(zhuǎn)上的彎曲角度。

34、在一種可選的方式中，根據(jù)所述激光消蝕導(dǎo)管的最小彎曲半徑和最大彎曲角度，調(diào)整所述彎曲角度進(jìn)一步包括：

35、根據(jù)所述激光消蝕導(dǎo)管的最小彎曲半徑和最大彎曲角度，調(diào)整所述彎曲角度的俯仰角度、偏航角度以及滾轉(zhuǎn)角度；

36、其中，所述俯仰角度的表達(dá)式為：

37、?；

38、其中，為俯仰角度，為最大彎曲角度，，為激光消蝕導(dǎo)管的圓弧長度，為最小彎曲半徑；為符號函數(shù)，用于保持彎曲方向不變；

39、所述偏航角度的表達(dá)式為：

40、?；

41、其中，為偏航角度；

42、所述滾轉(zhuǎn)角度的表達(dá)式為：

43、?；

44、其中，為滾轉(zhuǎn)角度。

45、在一種可選的方式中，所述將所述彎曲角度轉(zhuǎn)換為所述激光消蝕導(dǎo)管的控制指令進(jìn)一步包括：

46、設(shè)置電機(jī)控制比例因子，以適應(yīng)所述激光消蝕導(dǎo)管的物理特性和電機(jī)的響應(yīng)特性；

47、將所述控制指令應(yīng)用于所述激光消蝕導(dǎo)管的伺服電機(jī)，使所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端彎曲至所需角度；

48、其中，所述伺服電機(jī)的控制指令為：

49、?；

50、其中，為、或；為俯仰角度、偏航角度或滾轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的電機(jī)控制比例因子；為調(diào)整后的俯仰角度、偏航角度或滾轉(zhuǎn)角度。

51、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種激光消蝕導(dǎo)管端部彎曲控制裝置，包括：

52、圖像提取模塊，用于獲取所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導(dǎo)管遠(yuǎn)端周圍組織的特征信息；其中，所述特征信息包括幾何特征、紋理特征、顏色特征以及深度信息；

53、彎曲角度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述特征信息判斷所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端的當(dāng)前走向，根據(jù)所述當(dāng)前走向計(jì)算所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所需的彎曲角度；

54、彎曲控制模塊，用于根據(jù)所述彎曲角度控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過所述伺服電機(jī)帶動與其相連的至少兩根牽引線，使所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端彎曲至所需角度。

55、根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括：處理器、存儲器、通信接口和通信總線，所述處理器、所述存儲器和所述通信接口通過所述通信總線完成相互間的通信。該計(jì)算設(shè)備用于運(yùn)行其存儲的程序代碼，以用于執(zhí)行上述的任意一種激光消蝕導(dǎo)管端部彎曲控制方法。

56、根據(jù)本發(fā)明提供的方案，獲取所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導(dǎo)管遠(yuǎn)端周圍組織的特征信息；其中，所述特征信息包括幾何特征、紋理特征、顏色特征以及深度信息；根據(jù)所述特征信息判斷所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端的當(dāng)前走向，根據(jù)所述當(dāng)前走向計(jì)算所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所需的彎曲角度；根據(jù)所述彎曲角度控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過所述伺服電機(jī)帶動與其相連的至少兩根牽引線，使所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端彎曲至所需角度。本發(fā)明通過獲取所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導(dǎo)管遠(yuǎn)端周圍組織的特征信息，根據(jù)所述特征信息判斷、計(jì)算所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端的當(dāng)前走向及彎曲角度。通過控制伺服電機(jī)拉扯牽引線，使所述激光消蝕導(dǎo)管遠(yuǎn)端彎曲至所需角度。該方法可以實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)管端部的精確導(dǎo)向和控制，相較于傳統(tǒng)的人工控制能更加適應(yīng)于體內(nèi)（尤其是血管內(nèi)）診療場景，從而減輕了醫(yī)生的操作負(fù)擔(dān)和工作強(qiáng)度，提高了手術(shù)效率。

57、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。