[发明专利]用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统

权利要求书

1.一种用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：包括导管、形状传感光纤、光纤光珊解调仪、机器人平台、致动器、微控制器、具有用户界面的计算机工作站以及使用神经网络的控制系统；所述致动器用于操纵所述导管沿纵向运动、导管尖端部旋转和偏转运动；导管内沿纵向设置有至少一根所述形状传感光纤，形状传感光纤用于传感导管形状，并将所述导管形状信号传输到所述控制系统；所述神经网络用于接收导管形状信号，神经网络的输入特征包含以下一项或多项特征：导管形状、导管状态、导管尖端部的目标位置坐标、导管尖端部当前位置与所述目标位置坐标之间的误差、导管尖端部当前旋转角度与目标旋转角度之间的误差、控制器的输出、血管系统的形状先验、预先计划的导航路线、所需的操作任务、温度、血管结构的图像分割、导管尖端部接触力传感反馈信号，以及电极或阻抗反馈信号。

2.根据权利要求1所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：所述神经网络用于自动化诊断或治疗导管手术任务；所述导管手术任务包括：导管插入、导管尖端部控制、导管尖端部移动到预定目标位置、消融、血管成形术、血管造影、心脏活检、通过导管中的针头注入液体、右心导管检查、心脏缺陷修复、瓣膜成形术、瓣膜置换、内部可视化或标测、旋切术和血栓切除术；并通过训练神经网络来完成导管运动的决策，实现外科手术任务的自动化；所述训练神经网络采用深度强化学习模型、深度学习模型。

3.根据权利要求2所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：训练后的所述神经网络用于动态调整所述控制系统的参数，包括神经模糊控制器或神经PID控制器。

4.根据权利要求2所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：训练后的所述神经网络用于动态地调整被控对象模型的参数。

5.根据权利要求2所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：端到端的所述深度学习模型用于控制机器人系统。

6.根据权利要求1或2所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：所述导管尖端部设置有标测电极、消融电极、相控超声阵列、接触力传感器、嵌入式磁体或/和针；所述标测电极，用于检测心脏组织的物理或电特性；所述消融电极，用于在消融手术期间在心脏组织内产生损伤；所述相控超声阵列，用于检测心脏组织的各种特性；所述接触力传感器，用于在导管尖端部与血管壁碰撞时提供接触力反馈；所述嵌入式磁体，用于电磁位置感测；所述针，用于将治疗溶液注入心脏组织。

7.根据权利要求1所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：所述致动器包括：压电陶瓷、形状记忆合金、磁致伸缩材料、形状记忆聚合物、电活性聚合物、双组分纤维、电流变或磁流变流体。

8.根据权利要求1所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：所述导管尖端部的偏转运动通过一根或多根转向线操作，所述的转向线附接到导管尖端部，由所述致动器控制。

9.根据权利要求1所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：所述形状传感光纤由光纤体和沿纵向间隔布置在所述光纤体内的多个光栅组成。

10.根据权利要求9所述用于诊断或治疗的机器人微创手术导管系统，其特征在于：位于所述导管尖端部的所述光栅布置密度大于位于导管其他位置处的光栅布置密度。