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

背景技術：

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

2、現(xiàn)有的激光消蝕導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)驗和視覺反饋調整導管的位置和彎曲角度。手動操作容易受醫(yī)生經(jīng)驗和技術的影響，控制導管彎曲需要醫(yī)生具備較高的技能水平。在復雜的手術環(huán)境中，控制導管的難度進一步增加。基于傳感器的自動控制方法利用各種傳感器（如力傳感器、位移傳感器等）監(jiān)測導管的位置和外部環(huán)境的變化，然后通過控制器調整導管的彎曲角度。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實現(xiàn)激光消蝕導管端部的精確導向和彎曲控制，以提高激光消蝕手術的準確性和安全性。

技術實現(xiàn)思路

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

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

3、獲取所述激光消蝕導管遠端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導管遠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管遠端的當前走向，根據(jù)所述當前走向計算所述激光消蝕導管遠端所需的彎曲角度；

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

6、在一種可選的方式中，所述激光消蝕導管以快速交換型導管和整體交換型導管為基礎，其導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、調節(jié)手柄、導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合結構，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、位于外套管內的光纖層以及位于光纖層中心的導絲腔；其中，所述導絲腔用于前置導絲的穿行，并從導絲口穿出，所述導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有保護套管；所述外套管管身設有熱壓標記，標記段至導管頭端為導管工作長度，所述導管工作長度段覆有親水涂層；所述導絲腔外周排列有光纖層，由不透光內套管分隔，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、所述調節(jié)手柄內設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，逆向轉動則恢復初始狀態(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管遠端的當前走向進一步包括：

13、通過組合條件規(guī)則方法判斷所述激光消蝕導管遠端的當前走向；

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：如果導管遠端前方有線性結構，且該結構的方向與導管當前軸線形成銳角，則判斷導管應朝該線性結構方向彎曲；所述第二規(guī)則為：如果導管遠端接觸到組織邊界，且邊界方向明確，則判斷導管應沿著邊界方向繼續(xù)推進或適當彎曲以繞過障礙物；

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：如果導管遠端前方的組織區(qū)域紋理呈現(xiàn)出高度一致的方向性，則判斷導管應沿著紋理方向前進；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)此調整導管方向；

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管前方有坡度或高度變化，則判斷導管應調整彎曲角度。

19、在一種可選的方式中，根據(jù)所述當前走向計算所述激光消蝕導管遠端所需的彎曲角度進一步包括：

20、在目標位置處定義局部坐標系，確定從參考坐標系到所述局部坐標系的旋轉，根據(jù)所述目標位置計算導管遠端達到的目標走向；

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

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

23、在一種可選的方式中，根據(jù)所述旋轉差異得到所述俯仰、偏航以及滾轉上的彎曲角度進一步包括：

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

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、所述滾轉上的彎曲角度為：

32、?；

33、其中，為滾轉上的彎曲角度。

34、在一種可選的方式中，根據(jù)所述激光消蝕導管的最小彎曲半徑和最大彎曲角度，調整所述彎曲角度進一步包括：

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

36、其中，所述俯仰角度的表達式為：

37、?；

38、其中，為俯仰角度，為最大彎曲角度，，為激光消蝕導管的圓弧長度，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式為：

40、?；

41、其中，為偏航角度；

42、所述滾轉角度的表達式為：

43、?；

44、其中，為滾轉角度。

45、在一種可選的方式中，所述將所述彎曲角度轉換為所述激光消蝕導管的控制指令進一步包括：

46、設置電機控制比例因子，以適應所述激光消蝕導管的物理特性和電機的響應特性；

47、將所述控制指令應用于所述激光消蝕導管的伺服電機，使所述激光消蝕導管遠端彎曲至所需角度；

48、其中，所述伺服電機的控制指令為：

49、?；

50、其中，為、或；為俯仰角度、偏航角度或滾轉角度對應的電機控制比例因子；為調整后的俯仰角度、偏航角度或滾轉角度。

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管遠端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導管遠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、彎曲角度計算模塊，用于根據(jù)所述特征信息判斷所述激光消蝕導管遠端的當前走向，根據(jù)所述當前走向計算所述激光消蝕導管遠端所需的彎曲角度；

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

55、根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種計算設備，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。該計算設備用于運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管遠端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導管遠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管遠端的當前走向，根據(jù)所述當前走向計算所述激光消蝕導管遠端所需的彎曲角度；根據(jù)所述彎曲角度控制伺服電機的轉軸轉動，通過所述伺服電機帶動與其相連的至少兩根牽引線，使所述激光消蝕導管遠端彎曲至所需角度。本發(fā)明通過獲取所述激光消蝕導管遠端所在環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取導管遠端周圍組織的特征信息，根據(jù)所述特征信息判斷、計算所述激光消蝕導管遠端的當前走向及彎曲角度。通過控制伺服電機拉扯牽引線，使所述激光消蝕導管遠端彎曲至所需角度。該方法可以實現(xiàn)對導管端部的精確導向和控制，相較于傳統(tǒng)的人工控制能更加適應于體內（尤其是血管內）診療場景，從而減輕了醫(yī)生的操作負擔和工作強度，提高了手術效率。

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