[发明专利]介入导丝二自由度运动的非接触式检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的方法，具体是一种介入导丝的平面及旋转的二自由度的非接触式检测方法。

背景技术

微创介入手术是治疗肿瘤的重要方法，在病人股动脉处切口后，放置止血阀，并将介入导丝送入血管，在X光图像的引导下，将介入导丝送至病灶处，然后将导管套上介入导丝，沿介入导丝将导管送至病灶，再抽出介入导丝，形成体外与病灶的通道，再将放疗药物或栓塞剂沿导管送入。这种手术由于操作相对简单、伤口小、患者痛苦小、术后恢复快、风险较小的特点迅速为医生、病人所接受。目前国内各医院的实施方法主要是医生在X光图像的引导下手动进行操作，这种操作主要有以下不足：

(1)操作过程中需要X射线成像，使术者受到辐射的危害；

(2)手动插管操作准确度低，有时很难或无法将导管精确定位到病灶，使得治疗效果欠佳；

由于国内使用微创手术治疗肿瘤的病例越来越多，每位介入科医生的操作例数迅速增加，这使得医生的累积辐射量大大增加，不仅对医生的健康造成了很大损害，同时也使新的医生对此工作心存恐惧。因此，将需要在X光下进行的插管操作用机械装置来完成，而让医生在安全的X光室外进行控制，可以大大减少医生所受辐射。

介入手术的机械辅助的实现装置分三个大部分，运动检测及力反馈装置，运动执行及力检测装置，以及包括图像反馈装置的控制系统。医生在X光室外在图像的辅助下操作运动检测及力反馈装置中的介入导丝，同时感受反馈回来的力觉信息，运动执行及力检测装置执行所检测到的位移量，并检测介入导丝所受的力。运动检测装置作为直接受医生的控制的部分，在系统中尤为重要。

经过对现有技术的检索发现，中国发明专利“血管介入手术机器人推进机构”(申请号200910089761.8)，以及国外论文Yogesh Thakur等人(Yogesh Thakur，Jeffrey S.Bax，David W.Holdsworth，Maria Drangova：Design and Performance Evaluation of a Remote CatheterNavigation System，IEEE Transactions on Biomedical Engineering，Vol.56，No.7，July 2009，一种远程导管导航系统的设计与性能评估)均提出了使用光电编码器检测直线、旋转二维运动的方案。但二者都未详细讨论光电编码器检测运动时必须与介入导丝直接接触并且未解决介入导丝与编码器滚轮摩擦力减小时打滑的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种介入导丝二自由度运动的非接触式检测方法，与现有技术相比不仅成本降低，安装方便，而且体积减小，最重要的是，检测部件不需要与被检测物体直接接触，从而大大减少了后期应用中考虑隔离与消毒的问题，而精度能满足本领域的特殊要求。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过将介入导丝穿过两段导向套并导向套固定在底座上，然后把传感器电路板固定在调整底板上并将调整底板放置在介入导丝上方使其检测焦点对准介入导丝，调节调整底板使传感器电路板上的传感器能够检测到导丝的二维运动，然后进行平面校准处理后得到比例系数K₁和K₂，最后通过测量及解耦计算处理得到介入导丝的直线运动距离L及旋转角度θ。

所述的传感器电路板包括：集成激光光源的检测及处理芯片和电路母板，其中：光源照亮反射面，检测及处理芯片检测反射面的微小区域图像并输出所检测到的反射面X-Y方向位移，电路母板向光源和检测及处理芯片提供电源并作为与计算机传输数据的通道。

所述的导向套的内径等于介入导线的外径。

所述的调整底板为具有特定外形且钻有安装孔的板材。

所述的检测到导丝的二维运动是指：将传感器电路板安装到调整底板上，调节调整底板与底座的相对位置使传感器的检测轴线与底座中心线平齐；将传感器的输出接口连到计算机USB端口上，并选择激光鼠标传感器检测分辨率。

所述的平面校准处理是指：

1)将介入导丝仅沿其轴线，即Y方向以无旋转的平动方式向前或向后运动一定距离Y_A，同时记录向前或向后的实际运动距离Y_A和传感器检测读数Y_S，由于安装误差存在夹角α，传感器读数中会含有X_S，记录之；

2)重复步骤1)N(N＝5～10)次，分别计算N次试验中X_S的算术平均值和Y_S的算术平均值则安装误差角度