[发明专利]一种有效缓解时延影响的导管手术机器人位姿预测方法

说明书

本发明涉及一种有效缓解时延影响的导管手术机器人位姿预测方法，分别获取主从手术系统总时延、手术操作时间和位移后，将三者结合得到柔性导管位姿的预测结果；位移的获取过程为：首先根据专家医生经验获取不同血管长度和血管分岔口角度下导管运动时的平移自由度位移‑时间关系曲线和旋转自由度角度‑时间关系曲线然后进行模糊融合得到不同血管长度等级和血管分岔口角度等级对应的导管运动时的平移自由度位移‑时间关系曲线和旋转自由度角度‑时间关系曲线最后在真实手术中根据患者CT得到血管长度和血管分岔口角度，经模糊融合得到导管运动时的平移自由度位移‑时间关系曲线和旋转自由度角度‑时间关系曲线本发明可有效缓解时延的不良影响。

技术领域

本发明属于主从遥操作力反馈控制技术领域，涉及一种有效缓解时延影响的导管手术机器人位姿预测方法。

背景技术

微创心血管介入手术，以其减少术后疼痛、缩短恢复时间、创伤小等优点广泛使用，其中导管作为关键介入器械要深入到心脏冠状动脉腔壁变狭窄或阻塞处。遥操作医疗机器人系统辅助医生在本地为远距离的病人进行手术，使处于新疆等偏远地区或灾区的病人得到及时诊治，同时有效减少手术的费用和时间，保护医生免受术中X射线辐射的危害。遥操作医疗机器人分为主手端和从手端两部分，使用网络进行通信，从端机构把持和操作导管等介入器械，医生则在主端控制导管运动。

时延对透明度的影响已被证实，被列为部分学者的下一步研究计划。位姿预测能够缓解时延对手术机器人力触觉反馈效果的影响，提高力触觉反馈透明度。随着血管介入机器人的发展，对高效的力触觉反馈位姿预测提出了迫切需求。

然而，即使在5G通讯技术下，遥操作手术中仅数据从机器人上传到云端需要约80ms，数据获取和处理、力触觉渲染计算、执行器响应等也会引起时延。时延会显著降低导管位姿预测的准确性，因此如何缓解时延的影响，实现导管位姿的准确预测成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种有效缓解时延影响的导管手术机器人位姿预测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种有效缓解时延影响的导管手术机器人位姿预测方法，分别获取主从手术系统总时延、手术操作时间和位移后，将三者结合得到柔性导管位姿的预测结果；

主从手术系统总时延由各环节时延测试实验数据加和得到；

位移的获取过程为：首先收集医生在血管分岔口进行导管控制的经验数据，即不同血管长度和血管分岔口角度下医生操作导管运动时的平移自由度位移-时间关系曲线和旋转自由度角度-时间关系曲线

然后对医生在血管分岔口进行导管控制的经验数据进行模糊融合得到医生操作导管的控制规律，即不同血管长度等级和血管分岔口角度等级对应的医生操作导管运动时的平移自由度位移-时间关系曲线和旋转自由度角度-时间关系曲线

最后在真实手术中根据患者CT得到血管长度和血管分岔口角度，经模糊融合得到医生操作导管运动时的平移自由度位移-时间关系曲线和旋转自由度角度-时间关系曲线即得到位移；

结合的方法为：将主从手术系统总时延和手术操作时间加和得到总时间e，从和上截取区间[0,e]对应的曲线段，得到柔性导管位姿的预测结果。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种有效缓解时延影响的导管手术机器人位姿预测方法，各环节包括数据获取和处理、执行器响应、通讯以及力触觉渲染环节。

如上所述的一种有效缓解时延影响的导管手术机器人位姿预测方法，手术操作时间的计算公式如下：

MT＝a+b(ID_平移+ID_旋转)；