[发明专利]基于LabView的血管介入手术机器人操作安全性预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，尤其是一种基于LabView的血管介入手术机器人操作安全性预警系统及方法，特别适用于微创血管介入手术机器人系统的数据采集、信息显示和安全提醒等方面。

背景技术

微创血管介入手术机器人系统是一种辅助医生进行导管介入手术的具有高安全性的机器人系统，可以使操作医生免受X光辐射，减少因医生生理颤抖和误操作而产生的危险性。

由于微创血管介入手术机器人系统采用的主从式的方式，是医生脱离了手术现场，借助主端操作器来实现导管介入，从而导致医生不能很好的感知介入手术过程中操作导管运动情况以及手术导管受力信息大小，尤其是在这个过程中的医生手部感知的来自手术导管反作用力情况。一些信息的缺失给医生操作带来一定的难度，甚至会对正在进行手术的病人的安全性造成影响。所以，将手术的进行过程中的一些重要信息反馈给医生是非常必要的，不仅能够保证手术操作的安全性，还能提高整个介入手术过程的效率。

为提高微创血管介入手术机器人手术的安全性和高效性，很多研究团队也在视觉反馈方面做了相应的研究。然而，多数的研究中，只是将操作导管的运动信息和手术导管的受力信息反馈给医生。同时，忽略了不同年龄段患者的血管承受导管顶端压力的能力的不同，没有安全预警机制和设定血管受力安全阈值功能，使得设计面向的对象太过单一。而我们团队研究的基于LabView的血管介入手术机器人操作安全性预警系统及方法有效的解决了这方面的问题，并提高了手术的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LabView的血管介入手术机器人操作安全性预警系统及方法，相对于现有的多维信息显示相关技术，该系统是一种结构简单，操作方便，能够实时地提供给医生重要的反馈信息，提高介入手术的安全性，有助于医生操作的安全性预警系统及方法。

本发明的技术方案：一种基于LabView的血管介入手术机器人操作安全性预警系统，其特征在于它包括手术导管受力信息检测单元、操作导管运动信息检测单元、微控制器处理单元、PC机设置单元及显示单元；其中，所述手术导管受力信息检测单元和操作导管运动信息检测单元的输入端分别采集在手术过程中手术导管的受力信息及操作导管的运动信息，其输出端连接微控制器处理单元的输入端；所述微控制器处理单元接收手术导管受力信息检测单元和操作导管运动信息检测单元的采集信息，并通过数据接口将其传送给PC机；所述PC机的输入端与设置单元的输出端连接，其输出端连接显示单元的输入端；所述手术导管受力信息检测单元安装在手术导管末端；所述操作导管运动信息检测单元、微控制器处理单元安装在微创血管介入手术机器人系统的主端；所述显示单元与微创血管介入手术机器人系统的PC机连接，显示手术导管相关的信息。

所述设置单元是由串口初始化设置模块和血管受力安全阈值设置模块构成；所述串口初始化设置模块实现对数据接口的选择、打开、关闭以及对显示单元进行初始化的设置；所述血管受力安全阈值设置模块对血管受力安全阈值进行设定，可以根据临床血管不被刺破的最大安全力参数设定该值，面向不同的患者，设定不同的血管受力安全阈值。

所述显示单元是由手术导管前端碰撞力显示模块、手术导管受到的阻力显示模块、安全预警区显示模块、操作导管轴向位移量显示模块和操作导管径向旋转角度显示模块构成分别显示手术导管前端碰撞力信息、手术导管受到的阻力信息、安全预警信息、操作导管轴向位移量信息和操作导管径向旋转角度信息。

所述手术导管受力信息检测单元采集的是手术导管在血管中受到的阻力信息和导管前端碰撞力信息；所述手术导管在血管中受到的阻力信息由载荷传感器检测，所述手术导管前端碰撞力信息由光纤压力传感器检测。

所述载荷传感器是日本TEAC公司生产的Load cell，它通过一个检测轴来测量轴向上传感器所受的推拉力的信息，该传感器的输出信号要经过放大器电路方法后传送给 AD 转换模块实现数据采集，其所能检测的最大推力为+5N，最大的拉力为-5N；所述光纤压力传感器是加拿大Opsens公司的OPP-M光纤传感器，它是由光纤探头和信号解调器组成；所述探头的直径为0.25mm，分辨率为0.5mmHg，光纤压力传感器用来测量手术导管与血管内壁之间的碰撞力，所述光纤压力传感器可以通过细长的光纤穿过手术导管将末端的测量探头固定在手术导管的末端，适合微小空间中的压力的测量。

所述操作导管运动信息检测单元采集的是操作导管轴向运动信息和操作导管径向运动信息；所述操作导管轴向运动信息是手术导管位移信息；所述操作导管径向运动信息是操作导管径向旋转角度信息。