[发明专利]融合图像和力信号的介入手术器具载荷识别装置及方法

权利要求书

1.一种融合图像和力信号的介入手术器具载荷识别装置，其特征在于，包括：

X光机，所述X光机放置于手术床旁，用于对被测器具的前端进行间断或连续拍摄，获得所述被测器具图像以构建空间模型，其中，空间模型包括图像信号和几何模型；

力传感器，所述力传感器安装在所述被测器具的末端，用于采集操作所述被测器具产生的力信号；

中控机，用于根据所述空间模型和所述力信号计算出所述被测器具前端的载荷值，从而根据所述载荷值判断是否停止器具操纵执行器的手术操作，其中，所述中控机与所述X光机和所述力传感器有线或无线连接，以实现数据传输；

进一步地，所述中控机包括：

计算模块，用于根据所述力信号计算出所述被测器具前端的边界条件，通过所述图像信号和所述几何模型计算出所述被测器具的空间结构，再利用所述边界条件、所述空间结构和所述力信号计算出所述测器具前端的载荷值；

操作界面，用于将所述测器具前端的载荷值可视化并投影在显示器上，显示操作指令、所述被测器具当前受力状况和预警信息；

报警模块，用于根据所述被测器具前端的载荷值自动预警，并触发预警信号；

处理模块，用于接收所述操作界面的指令，将所述指令转化为器具操纵执行器的控制信号，根据所述控制信号指挥所述器具操纵执行器进行下一步手术操作；

力学建模和求解包括：根据柔性梁在管道中发生弯曲的模型进行公式 推导，定量描述末端第一个导丝与导管的触点到前端最后一个触点之间数个屈曲波长的递推关系，根据沿导丝方向的力平衡方程和每段波长所满足的柔性简支梁边界条件，根据力传感器所传输的力信号递推出其他触点的受力情况，最终能推出前端触点受力情况，利用材料力学理论对被测器具进行建模和求解。

2.根据权利要求1所述的融合图像和力信号的介入手术器具载荷识别装置，其特征在于，所述力传感器通过支架安装在所述被测器具的操控端，以测量所述被测器具测点的六轴力信号。

3.根据权利要求1所述的融合图像和力信号的介入手术器具载荷识别装置，其特征在于，还包括：

显示器，所述显示器与所述中控机连接，用于将所述载荷值可视化，供决策者参考。

4.根据权利要求1所述的融合图像和力信号的介入手术器具载荷识别装置，其特征在于，所述预警信号包括：

所述中控机紧急停止所述器具操纵执行器的当前操作；

通过包括但不限于指示灯在内的方式对设备使用者进行警示。