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专利号: 2022109560145
申请人: 上海优医基医学科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种柔性器械的控制系统,其特征在于,所述柔性器械配置虚拟导航模块,所述虚拟导航模块用于生成虚拟导航数据,所述柔性器械的末端还配置有图像采集模块,所述图像采集模块用于采集真实图像;所述柔性器械的控制系统包括:第一控制模块,用于基于真实图像,控制对虚拟导航模块进行配准;

第一获取模块,用于获取柔性器械在目标腔道系统内的行进位置及状态;

第二获取模块,用于基于所述行进位置及状态,获取虚拟导航数据;

第二控制模块,用于基于所述虚拟导航数据,控制所述柔性器械的末端在所述目标腔道系统内行进至目标位置;

其中,所述柔性器械配置所述虚拟导航模块,所述虚拟导航模块用于生成所述虚拟导航数据,所述柔性器械的末端还配置有图像采集模块,所述图像采集模块用于采集所述真实图像;所述基于真实图像,控制对虚拟导航模块进行配准,具体包括:确定所述柔性器械的末端到达所述目标腔道系统的目标特征位置;实时获取所述目标特征位置的真实图像和所述虚拟导航模块生成的虚拟图像;基于所述真实图像和所述虚拟图像,控制对所述虚拟导航模块进行配准,以使配准后的所述虚拟图像与所述真实图像一致;

所述基于所述真实图像和所述虚拟图像,控制对所述虚拟导航模块进行配准,以使配准后的所述虚拟图像与所述真实图像一致,包括:控制校准所述真实图像,获取校准后的所述真实图像中目标特征的第一特征信息;控制校准所述虚拟图像,获取校准后的所述虚拟图像中目标特征的第二特征信息;基于所述第一特征信息和所述第二特征信息,确定配准参数;基于所述配准参数,控制所述虚拟导航模块进行配准,以使配准后的所述第二特征信息与所述第一特征信息一致;所述目标特征包括分支腔道;所述控制校准所述真实图像,获取校准后的所述真实图像中目标特征的第一特征信息,包括:获取所述真实图像中所述分支腔道的各子腔道轮廓的第一拟合图形;基于所述第一拟合图形,确定第一校准参数;基于所述第一校准参数,控制调整所述柔性器械的末端姿态,以校准所述真实图像的视角为目标视角;获取所述第一特征信息,所述第一特征信息包括所述目标视角下真实图像中所述分支腔道的各子腔道轮廓的第一拟合图形截面积;

所述基于所述第一拟合图形,确定第一校准参数,包括:获取各所述子腔道轮廓的第一拟合图形的几何中心信息,以及各几何中心连线的位置信息;基于所述几何中心信息和所述几何中心连线的位置信息,确定所述第一校准参数;其中,所述第一校准参数包括角度偏移量和位置偏移量,所述角度偏移量为所述几何中心连线与所述目标视角下真实图像中目标图形几何中心连线之间的夹角,所述位置偏移量为各所述几何中心围绕的对称中心点与所述目标视角下真实图像中心点之间的间距;

所述控制校准所述虚拟图像,获取校准后的所述虚拟图像中目标特征的第二特征信息,包括:获取所述虚拟图像中所述分支腔道的各子腔道轮廓的第二拟合图形;基于所述第二拟合图形,确定第二校准参数;基于所述第二校准参数,控制调整所述虚拟导航模块的虚拟图像视角,以校准所述虚拟图像的视角至所述目标视角;获取所述第二特征信息,所述第二特征信息包括所述目标视角下虚拟图像中所述分支腔道的各子腔道轮廓的第二拟合图形截面积;

所述基于所述第一特征信息和所述第二特征信息,确定配准参数,包括:根据所述第一拟合图形截面积和所述第二拟合图形截面积,基于预设关系式,获取所述虚拟图像的深度调整参数;所述配准参数包括所述深度调整参数。

2.根据权利要求1所述的柔性器械的控制系统,其特征在于,所述基于所述行进位置及状态,获取虚拟导航数据,包括:确定所述柔性器械的当前行进位置及状态;

基于计划路径和所述当前行进位置及状态,获取所述虚拟导航数据;

其中,所述虚拟导航数据包括虚拟图像和操作引导提示,所述虚拟图像显示所述当前行进位置及状态对应的虚拟腔道影像,所述操作引导提示用于提示在所述当前行进位置及状态下的所述柔性器械的目标调整动作。

3.根据权利要求2所述的柔性器械的控制系统,其特征在于,所述基于所述虚拟导航数据,控制所述柔性器械的末端在所述目标腔道系统内行进至目标位置,包括:在所述柔性器械的末端到达分支腔道位置的情况下,根据所述操作引导提示,控制所述柔性器械执行所述目标调整动作,以控制所述柔性器械的末端进入所述分支腔道中的目标子腔道内。

4.根据权利要求2所述的柔性器械的控制系统,其特征在于,所述基于真实图像,控制对虚拟导航模块进行配准之前,还包括:获取所述目标腔道系统的数字化三维模型;

基于所述数字化三维模型和所述目标位置,确定所述计划路径。

5.根据权利要求4所述的柔性器械的控制系统,其特征在于,所述基于所述数字化三维模型和所述目标位置,确定计划路径,包括:在所述数字化三维模型中,由所述目标腔道系统的入口至所述目标位置,按照预设规则对所述目标腔道系统的各级分支腔道进行标记;

基于所述标记,确定至少一条计划路径;

根据所述目标位置的目标形状和大小,确定所述目标位置的动作阈值。

6.根据权利要求1所述的柔性器械的控制系统,其特征在于,所述获取柔性器械在目标腔道系统内的行进位置及状态,包括:获取所述柔性器械进入所述目标腔道系统内的长度信息,以及所述柔性器械的末端状态信息;

基于所述长度信息、所述末端状态信息以及计划路径,确定所述柔性器械在所述目标腔道系统内的行进位置及状态。

7.根据权利要求1所述的柔性器械的控制系统,其特征在于,所述柔性器械的末端还配置有敏感测量元件,所述柔性器械的控制方法包括:实时获取柔性器械的末端与目标腔道系统内壁的接触力;

在所述接触力大于第一阈值的情况下,控制发出提示信息;

在所述接触力大于第二阈值的情况下,控制所述柔性器械以限制模式运动,其中,所述第二阈值大于所述第一阈值。

8.一种机器人,其特征在于,包括虚拟导航模块和如权利要求1‑7任一项所述的柔性器械的控制系统,所述虚拟导航模块被配置为能够生成虚拟导航数据。