介入手术机器人系统及其控制方法与流程

1.本公开涉及医疗器械领域，尤其涉及一种介入手术机器人系统及其控制方法。


背景技术：

2.传统疾病诊断和手术治疗主要分为开放诊断和手术以及腔内介入诊断和治疗。腔内介入诊断或治疗是在不开刀暴露病灶的情况下，在血管、皮肤上进行切口形成通道，或经人体原有的腔道，在影像设备的引导下到达目标位置，对病灶局部进行诊断或治疗，具有创伤小的特点。
3.传统腔内介入手术主要靠医生进行手动操作。为了减轻医生的负担，提高腔内介入的效率与安全性，利用腔内介入器械辅助进行介入诊断或手术的方法渐渐成为行业的研究热点。腔内介入器械具有运动精准、重复定位精度高、可以远程操控等优点，同时也可以消除手动操作过程中医生的生理颤抖和疲劳时的误操作带来的危险。
4.但是目前采用的器械辅助介入诊断或手术的方法存在以下问题：1.介入器械体积较大，限制了器械辅助腔内介入诊断或手术的进一步推广；2.介入器械的柔性相对较差，不能适应弯曲复杂的人体腔道，而且会对腔道造成损伤。


技术实现要素：

5.基于以上问题，本公开提供一种介入手术机器人系统及其控制方法，该介入手术机器人系统的可生长器械具有较好的柔性，可以实现可控生长延伸，可以很好地适应弯曲复杂的腔道。存储介质及计算机系统可以执行控制可生长器械的方法。
6.在一些实施例中，本公开提供了一种介入手术机器人系统，包括：可生长器械，包括可生长管和引导器，引导器的远端可弯转以带动可生长管弯转；图像采集设备，用于采集可生长管所在腔道的图像；以及处理器，被配置成接收图像采集设备采集的图像，并基于采集的图像生成管控制信号和引导器控制信号，管控制信号用于控制可生长管沿腔道向远端生长或向近端撤回，引导器控制信号用于控制引导器沿腔道向远端运动或向近端撤回。
7.在一些实施例中，本公开提供了一种控制可生长器械的方法，可生长器械包括可生长管以及引导器，引导器的远端可弯转以带动可生长管弯转，方法包括：接收采集的图像；以及基于采集的图像生成管控制信号和引导器控制信号，管控制信号用于控制可生长管沿腔道向远端生长或向近端撤回，引导器控制信号用于控制引导器沿腔道向远端运动或向近端撤回。
8.在一些实施例中，本公开提供了一种存储介质，存储介质包括至少一个指令，至少一个指令由处理器执行以将处理器配置为执行以上控制可生长器械的方法。
9.在一些实施例中，本公开提供了一种计算机系统，非易失性存储介质，包括至少一个指令；以及处理器，被配置为执行至少一个指令以将处理器配置为执行以上控制可生长器械的方法。
附图说明
10.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅示出本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本公开实施例的内容和这些附图获得其他的实施例。
11.图1示出根据本公开一些实施例的可生长器械的远端部分结构示意图；
12.图2示出根据本公开一些实施例的可生长器械位于体内腔道内的远端部分结构示意图；
13.图3(a)示出根据本公开一些实施例的可生长管的横截面图；
14.图3(b)示出根据本公开一些实施例的可生长管的另一横截面图；
15.图4(a)示出根据本公开一些实施例的渐变式可生长管的远端结构示意图；
16.图4(b)示出根据本公开一些实施例的另一渐变式可生长管的远端结构示意图；
17.图5(a)示出根据本公开一些实施例的阶跃式可生长管的远端结构示意图；
18.图5(b)示出根据本公开一些实施例的另一阶跃式可生长管的远端结构示意图；
19.图6(a)示出根据本公开一些实施例的管驱动机构的部分结构示意图；
20.图6(b)示出根据本公开一些实施例的另一管驱动机构的部分结构示意图；
21.图7示出根据本公开一些实施例的可生长器械的结构示意图；
22.图8示出根据本公开一些实施例的另一可生长器械的结构示意图；
23.图9示出根据本公开一些实施例的引导器的结构示意图；
24.图10(a)示出根据本公开一些实施例的引导器驱动机构的结构示意图；
25.图10(b)示出根据本公开一些实施例的另一引导器驱动机构的结构示意图；
26.图11示出根据本公开一些实施例的另一引导器的结构示意图；
27.图12示出根据本公开一些实施例的另一引导器的结构示意图；
28.图13示出根据本公开一些实施例的引导器的转弯构件的结构示意图；
29.图14示出根据本公开一些实施例的弯转单元的结构示意图；
30.图15示出根据本公开一些实施例的引导器的另一转弯构件的结构示意图；
31.图16示出根据本公开一些实施例的狭缝单元的结构示意图；
32.图17示出根据本公开一些实施例的引导器的另一转弯构件的纵向剖视图；
33.图18示出根据本公开一些实施例的医疗仪器远端的结构示意图；
34.图19示出根据本公开一些实施例的内窥镜装置远端的部分剖面结构示意图；
35.图20示出根据本公开一些实施例的内窥镜装置的结构示意图；
36.图21示出根据本公开一些实施例的介入手术机器人系统的结构示意图；
37.图22示出根据本公开一些实施例的另一介入手术机器人系统的结构示意图；
38.图23示出根据本公开一些实施例的驱动可生长器械的方法流程图；
39.图24示出根据本公开一些实施例的另一驱动可生长器械的方法流程图。
具体实施方式
40.为使本公开解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本公开实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅
是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都落入本公开保护的范围。
41.在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
42.在本公开中，定义靠近操作者(例如医生)的一端为近端、近部或后端、后部，靠近手术患者的一端为远端、远部或前端、前部。本领域技术人员可以理解，根据本公开实施例的可生长器械可以用于医疗领域，也可以用于其他非医疗领域。
43.图1示出根据本公开一些实施例的可生长器械100的远端部分结构示意图，图2示出根据本公开一些实施例的可生长器械100位于体内(例如人体内或动物体内)腔道115(例如血管、气管、食道、阴道、肠道等等)内的远端部分结构示意图。可生长器械100可以通过开口(例如切口或者自然开口)进入腔道115。如图1和图2所示，可生长器械100可以包括可生长管110。可生长管110可以包括柔性材料。可生长管110包括内层111、外层112以及位于内层111和外层112之间的流体腔113。流体腔113用于容纳流体140。可生长管110还包括位于远端处的可翻展区域114，内层111和外层112在可翻展区域114中相连并且可翻展。在一些实施例中，外层112近端的径向尺寸大于外层112远端的径向尺寸，如图1所示。本领域技术人员应该理解，在一些实施例中，外层112近端的径向尺寸可以等于或者小于外层112远端的径向尺寸。内层111可以在可翻展区域114外翻形成外层112，或者外层112可以在可翻展区域114内翻形成内层111。通过内层111与外层112之间的翻展，可生长管110可以向远端生长(例如延伸或延展)或回撤，以便于可生长器械100在腔道115内生长到达目标位置或者从腔道115回撤。例如，内层111向远端移动长度l，在可翻展区域114中长度为l的内层111外翻，形成外层112，流体140填充由内层111外翻而生长的流体腔113，从而可生长管110可以向前生长。内层111向近端移动长度l’，在可翻展区域114中长度为l’的外层112内翻，形成内层111，从而可生长管110可以回撤。
44.在一些实施例中，可生长器械100还可以包括在远端至少一个自由度上可弯转的引导器170。可生长管110的内层111包围形成通道1111，引导器170设置在通道1111内，引导器170的远端在弯转时可以带动可生长管110弯转。通过引导器170的弯转引导，可以实现可生长管110的转向以适应弯曲复杂的腔道115。从而，可生长管110可以向远端生长，穿过腔道115，生长到达目标位置。在一些实施例中，外层112近端的径向尺寸可以大于外层112远端的径向尺寸。这样，可生长器械100能够适应逐渐变窄的腔道115，以减少或避免与腔道115的触碰和摩擦。在一些实施例中，引导器170可以包括位于远端的内窥镜、手术执行器、给药器等等。
45.图3(a)和图3(b)分别示出根据本公开一些实施例的可生长管110的横截面图。在
一些实施例中，如图3(a)所示，可生长管110的横截面可以呈圆形。在一些实施例中，如图3(b)所示，可生长管110的横截面可以呈椭圆形。应当理解，可生长管110的横截面包括但不限于上述实施例的结构，可以包括其他形状，例如矩形、多边形等等。在一些实施例中，可生长管110包括柔性材料，包括但不限于塑料、橡胶等，例如低密度聚乙烯、含硅聚合物或者含氟聚合物等。柔性的可生长管110可以避免对腔道115造成损坏。
46.图4(a)和图4(b)分别示出根据本公开一些实施例的渐变式可生长管110和210的远端部分结构示意图。如图4(a)所示，在一些实施例中，外层112的径向尺寸可以从近端向远端延伸方向逐渐减小。外层112的轮廓可以是直线、曲线或其组合。可以理解，图4(a)和图4(b)所示的可生长管110和210的形态可以是生长过程中的形态或者生长停止时的形态。可生长管110的内层111可以从近端向远端延伸方向保持基本不变，在翻展停止的状态下(例如完全生长状态、或接近病灶位置时)，流体腔113的厚度从近端向远端延伸方向逐渐减小。内层111包围形成通道1111，通道1111的径向尺寸从近端向远端延伸方向保持基本不变，通道1111可以用于容纳引导器170。内层111或外层112可被驱动以向远端或近端移动。例如，内层111向远端移动长度l，在可翻展区域114中长度为l的内层111外翻，形成外层112，流体140填充由内层111外翻而生长的流体腔113，从而可生长管110可以向前生长。内层111向近端移动长度l’，在可翻展区域114中长度为l’的外层112内翻，形成内层111，从而可生长管110可以回撤。
47.如图4(b)所示，外层212的径向尺寸可以从近端向远端延伸方向逐渐减小。外层212的轮廓可以是直线、曲线或其组合。可生长管210的内层211可以从近端向远端延伸方向逐渐减小，在翻展停止的状态下(例如完全生长状态、或接近病灶位置时)，使得流体腔213的厚度从近端向远端延伸方向保持基本不变或者逐渐减小。内层211包围形成通道2111，通道2111的径向尺寸从近端向远端延伸方向逐渐减小。通道2111可以用于容纳引导器170。内层111或外层112可被驱动以向远端或近端移动，使得内层211可以在可翻展区域214外翻形成外层212，或者外层212可以在可翻展区域214内翻形成内层211。
48.图5(a)和图5(b)分别示出根据本公开一些实施例的阶跃式可生长管310和510的远端部分结构示意图。在一些实施例中，如图5(a)和图5(b)所示，外层312和512的径向尺寸可以从近端向远端延伸方向呈阶跃式减小。在本公开中，阶跃式是指层的轮廓斜率在阶跃区域处出现明显变化。可以理解，5(a)和图5(b)所示的可生长管310和510的形态可以是生长过程中的形态或者生长停止时的形态。在一些实施例中，如图5(a)所示，外层312可以包括近段3121和远段3122，近段3121的径向尺寸从近端向远端延伸方向逐渐减小，远段3122的径向尺寸从近端向远端延伸方向逐渐减小，近段3121的轮廓斜率在连接处和远段3122在连接处的轮廓斜率不同，以形成阶跃式轮廓。可生长管310的内层311可以从近端向远端延伸方向保持基本不变。在翻展停止的状态下(例如完全生长状态、或接近病灶位置时)，流体腔313的厚度从近端向远端延伸方向阶跃式减小。内层311包围形成通道3111，通道3111的径向尺寸从近端向远端延伸方向保持基本不变，通道3111用于容纳引导器170。内层311或外层312可被驱动以向远端或近端移动。例如，内层311向远端移动长度l，在可翻展区域314中长度为l的内层311外翻，形成外层312，流体340填充由内层311外翻而生长的流体腔313，从而可生长管310可以向前生长。内层311向近端移动长度l’，在可翻展区域314中长度为l’的外层312内翻，形成内层311，从而可生长管310可以回撤。
49.在一些实施例中，如图5(b)所示，外层512可以包括径向尺寸不同的多段组成的阶跃式轮廓。如图5(b)所示，外层512可以依次包括径向尺寸不同的近段5121a、近段5121b、远段5122a和远段5122b，近段5121a和远段5122a的径向尺寸保持基本不变、近段5121b和远段5122b的径向尺寸分别从近端向远端延伸方向逐渐减小。近段5121a和近段5121b在连接区域处可以是渐变或突变连接，近段5121b和远段5122a在连接区域处可以是渐变或突变连接，远段5122a和远段5122b在连接区域处可以是渐变或突变连接，以形成多段阶跃式轮廓。可生长管510的内层511的径向尺寸可以从近端向远端延伸方向保持基本不变或逐渐减小。在翻展停止的状态下(例如完全生长状态、或接近病灶位置时)，流体腔513的厚度从近段5121a、近段5121b、远段5122a和远段5122b延伸方向减小。内层511包围形成通道5111，通道5111的径向尺寸从近端向远端延伸方向保持基本不变，通道5111用于容纳引导器170。内层511或外层512可被驱动以向远端或近端移动，使得内层511可以在可翻展区域514外翻形成外层512，或者外层512可以在可翻展区域514内翻形成内层511。
50.可生长器械100可以包括可生长管110、210、310、510中的一个。在一些实施例中，可生长器械100还可以包括管驱动机构120。图6(a)示出根据本公开一些实施例的管驱动机构120的部分结构示意图。如图6(a)所示，管驱动机构120与可生长管110(或210、310、510)连接，管驱动机构120可线性运动，用于驱动可生长管110的外层112或内层111运动。在一些实施例中，管驱动机构120可以与可生长管110的外层112连接，从而驱动可生长管110的外层112运动。在一些实施例中，如图6(a)所示，管驱动机构120可以与可生长管110的内层111连接，从而驱动可生长管110的内层111运动。
51.在一些实施例中，如图6(a)所示，管驱动机构120可以包括并列设置的两个滚轮121a和121b、设置在两个滚轮121a-b之间的移动杆122、以及与两个滚轮121a-b分别连接的驱动单元(图中未示)。可生长管110(或210、310、510)的内层111密封连接在移动杆122的远端外周。驱动单元分别驱动两个滚轮121a-b同步等速反向旋转以带动移动杆122线性移动，从而通过移动杆122驱动可生长管110的内层111运动。移动杆122驱动内层111向远端运动，在可翻展区域114，内层111外翻形成外层112，使流体140充满随内层111外翻而生长的流体腔113。在一些实施例中，可生长管110由内层111翻展而延伸的距离与移动杆122移动的距离大致相等。在一些实施例中，可生长管110由内层111翻展而延伸的距离小于移动杆122移动的距离。
52.在一些实施例中，如图6(a)所示，引导器170设置在通道1111内，引导器170的近端穿过移动杆122的内腔，并且与引导器驱动机构(图中未示)连接，引导器170在引导器驱动机构的驱动下向远端移动，与可生长管110的生长同步。引导器170的远端可以在引导器驱动机构的驱动下发生弯转，从而可以带动可生长管110弯转。通过引导器170可以实现可生长管110的转向以适应弯曲复杂的腔道115。
53.可生长器械200可以包括可生长管110、210、310、510中的一个，以及管驱动机构220。图6(b)示出根据本公开一些实施例的管驱动机构220的部分结构示意图。在一些实施例中，如图6(b)所示，管驱动机构220可以包括丝杆滑块模组221以及由丝杆滑块模组221驱动的移动杆222。丝杆滑块模组221可以包括通过螺纹连接的丝杆223和滑块224、与滑块224固定连接的移动杆222以及与丝杆223连接的驱动单元(图中未示)。在一些实施例中，丝杆滑块模组221还可以包括滑动穿设在滑块224上的导杆225。可生长管110(或210-610)的外
层112或内层111与移动杆222密封连接。驱动单元驱动丝杆223旋转，滑块224可以沿导杆225线性移动，驱动与滑块224固定连接的移动杆222线性移动，从而驱动可生长管110的外层112或内层111运动。
54.应当理解，本公开的管驱动机构包括但不限于上述实施例的结构，只要能够实现线性运动的驱动机构均不脱离本公开的范围。
55.图7示出根据本公开一些实施例的可生长器械100(或200)的结构示意图。如图7所示，在一些实施例中，可生长器械100(或200)还包括流体控制器130。流体控制器130用于向流体140加压，以驱动流体140逐渐充满外层112和内层111之间的流体腔113。在一些实施例中，流体140可以为液态流体，例如生理盐水，或者为气态流体，例如空气、二氧化碳气体或者其他惰性气体。在一些实施例中，流体控制器130可以包括气体泵或液体泵等。
56.在一些实施例中，如图7所示，可生长器械100(或200)还可以包括流体箱150。流体箱150可以包括流体出口通道151和流体控制通道152，流体控制器130通过流体控制通道152与流体箱150连通。控制通道152可以包括流体导管、开关等等。在一些实施例中，可生长管110的外层112可以密封连接在流体出口通道151的外周，可生长管110的内层111可以穿过流体出口通道151向流体箱150近端延伸并且和管驱动机构120的移动杆122密封连接。管驱动机构120可以驱动可生长管110的内层111向远端或者近端移动。流体控制器130可以控制流体箱150以及流体腔113中的流体压强，例如将流体箱150和流体腔113中的压强维持在预定值或预定区间。在一些实施例中，当外层112或内层111被管驱动机构120驱动以在可翻展区域114中翻展时，流体控制器130可以控制流体140填充生长的流体腔113或从回撤的流体腔113收回。例如，管驱动机构120驱动可生长管110的内层111向远端移动长度l，内层111在可翻展区域114外翻长度l，形成外层112，使得流体腔113向远端生长。流体控制器130向流体箱150内加压(例如注入流体)，使流体140向可生长管110的流体腔113填充，从而填充可翻展区域114中生长的流体腔113。再例如，管驱动机构120驱动可生长管110的内层111向近端移动长度l’，外层112在可翻展区域114内翻长度l’，形成内层111，使得流体腔113向近端回撤。流体控制器130对流体箱150内减压(例如抽出流体)，使流体140从可生长管110的流体腔113中回撤至流体箱150，从而使可生长管110向近端回撤。在一些实施例中，翻展生长或回撤的距离与管驱动机构120移动的距离基本相等。在一些实施例中，翻展生长或回撤的距离小于管驱动机构120移动的距离。
57.在一些实施例中，管驱动机构120可以设置在流体箱150外侧，可生长管110的内层111可以延伸贯穿流体箱150与管驱动机构120连接。在一些实施例中，如图7所示，管驱动机构120的移动杆122至少一部分可以设置在流体箱150内侧与可生长管110的内层111连接。
58.在一些实施例中，引导器170设置在通道1111内，引导器170的近端通过管驱动机构120的移动杆122的内腔与引导器驱动机构(图中未示)连接，引导器170的远端在引导器驱动机构的驱动下发生弯转，从而可以带动可生长管110弯转。
59.在一些实施例中，可生长器械100还包括系统控制器(图中未示)，通过系统控制器控制管驱动机构120的移动距离以及流体控制器130施加在流体腔113内的压强，从而使可生长器械100可以可控地生长。在一些实施例中，系统控制器可以控制流体控制器130，例如向流体控制器130发送加压、减压指令。在一些实施例中，系统控制器还可以控制引导器270的弯转，以便对可生长器械200进行生长方向控制。
60.如图7所示，在一些实施例中，可生长器械100还包括压强传感器160。压强传感器160可以设置在流体箱150上，用于感测流体箱150内的压强。压强传感器160可以连接到流体控制器130，以便向流体控制器130发送流体箱150内的流体压强信号。流体控制器130可以根据流体压强信号来控制流体腔150以及流体腔113中的流体压强。
61.图8示出根据本公开一些实施例的可生长器械200(或100)的结构示意图。在一些实施例中，如图8所示，可生长器械200(或100)还可以包括流体箱250，流体箱250包括环形流体出口通道251和流体控制通道252，流体控制器230通过流体控制通道252与流体箱250连通。流体箱250内可以设有至少一个密封圈253，密封圈253外周与流体箱250的内壁密封贴合。流体出口通道251呈环状，可生长管210的内层211密封连接在流体出口通道251的内环壁的内侧或外侧，可生长管210的外层212穿过流体出口通道251向流体箱250近端延伸和密封圈253密封连接，密封圈253和管驱动机构220的移动杆222通过至少一个连接杆226紧固连接。管驱动机构220的移动杆222至少一部分设置在流体箱250内侧，与密封圈253连接，以驱动密封圈253沿流体箱250的长度方向线性移动。密封圈253可以防止流体箱250内的流体240从可生长管210的外层212与流体箱250的内层之间的间隙泄漏。例如，管驱动机构220驱动可生长管210的外层212向远端移动长度l，在可翻展区域214中长度为l的外层212内翻，形成内层211，流体240填充由外层212内翻而生长的流体腔213，从而可生长管210可以向前生长。外层212向近端移动长度l’，在可翻展区域214中长度为l’的内层211外翻，形成外层212，从而可生长管210可以回撤。在一些实施例中，如图8所示，压强传感器260设置在流体箱250上，用于检测流体箱250内的压强。压强传感器260可以连接到流体控制器230，以便向流体控制器230发送流体箱250内的流体压强信号。流体控制器230可以根据流体压强信号来控制流体箱250以及流体腔213中的流体压强。
62.在一些实施例中，引导器270设置在通道2111内，引导器270的近端通过管驱动机构220的移动杆222的内腔与引导器驱动机构(图中未示)连接，引导器270的远端在引导器驱动机构的驱动下发生弯转，从而可以带动可生长管210弯转。在一些实施例中，可生长器械200还包括系统控制器(图中未示)，通过系统控制器控制管驱动机构220的移动距离以及流体控制器230施加在流体腔213内的压强，从而使可生长器械200可以精准工作。在一些实施例中，系统控制器可以控制流体控制器230，例如向流体控制器230发送加压、减压指令。在一些实施例中，系统控制器还可以控制引导器270的弯转，以便对可生长器械200进行生长方向控制。
63.图9示出根据本公开一些实施例的引导器170的结构示意图。在一些实施例中，如图9所示，引导器170可以包括至少一个远端连续体172。远端连续体172包括远端基盘1721、远端止盘1722和多根第一结构骨1723。远端基盘1721和远端止盘1722间隔布置，多根第一结构骨1723的远端与远端止盘1722紧固连接，多根第一结构骨1723的近端穿过远端基盘1721。在一些实施例中，多根第一结构骨1723的远端沿周向间隔紧固设置在远端止盘1722上。例如，多根第一结构骨1723可以均匀间隔设置或者规律的对称设置。在一些实施例中，多根第一结构骨1723可以为镍钛合金丝、钢丝等等。在一些实施例中，第一结构骨1723的数量可以为4根，协同推拉对应设置的两根结构骨，可以实现远端连续体172向第一自由度方向的弯转，协同推拉对应设置的另外两根结构骨，可以实现远端连续体172向第二自由度方向的弯转，从而使引导器170具有至少一个方向上的自由度。在一些实施例中，第一结构骨
1723的数量还可以为6根、8根、12根等等。第一结构骨1723的数量可以包括但不限于上述实施例中的数量。
64.如图9所示，在一些实施例中，引导器170可以包括串联的远端连续体172、172’。位于远端的远端连续体172的远端基盘1721成为位于近端的远端连续体172’的远端止盘1722’。设置两个或更多个远端连续体172可以增加引导器170的弯转灵活性。
65.在一些实施例中，如图9所示，远端连续体172、172’还可以包括设置在远端基盘1721和远端止盘1722之间、远端基盘1721’和远端止盘1722’之间的至少一个远端间隔盘1724、1724’，多根第一结构骨1723的近端依次穿过至少一个远端间隔盘1724、远端基盘1721、远端间隔盘1724’和远端基盘1721’，多根第一结构骨1723’的近端依次穿过至少一个远端间隔盘1724’和远端基盘1721’。设置远端间隔盘1724、1724’可以加强多根第一结构骨1723、1723’在推拉过程中的稳定性。
66.在一些实施例中，可生长器械100(或200)还可以包括引导器驱动机构，引导器驱动机构可以与多根第一结构骨1723、1723’连接，通过推拉第一结构骨1723、1723’以带动远端连续体172、172’在空间中向不同方向的弯转。图10(a)示出根据本公开一些实施例的引导器驱动机构180的结构示意图。如图10(a)所示，在一些实施例中，引导器驱动机构180可以包括至少一组双头螺杆模组181，双头螺杆模组181可以包括双头螺杆182、与双头螺杆182螺纹连接的一对滑块183a和183b、以及与双头螺杆182连接的驱动单元(图中未示)。在一些实施例中，双头螺杆模组181可以包括分别滑动穿设在滑块183a和183b上的导杆184a和184b。至少一对第一结构骨1723a和1723b分别与滑块183a和183b固定连接。驱动单元驱动双头螺杆182旋转，驱动滑块183a和183b分别同步反向线性移动(例如沿导杆184a和184b)，从而可以协同推拉第一结构骨1723a和1723b。通过至少一组双头螺杆模组181可以协同推拉多根第一结构骨1723，以实现远端连续体172或172’的弯转。
67.在一些实施例中，可生长器械100(或200)还可以包括引导器驱动机构。图10(b)示出根据本公开一些实施例的引导器驱动机构280的结构示意图。如图10(b)所示，引导器驱动机构280可以包括至少一组丝杆螺母模组281，丝杆螺母模组281可以包括螺纹连接的丝杆282和螺母283、滑动穿设在螺母283上的导杆284以及与丝杆282连接的驱动单元(图中未示)。至少一根第一结构骨1723或1723’与螺母283固定连接。驱动单元驱动丝杆282旋转，驱动螺母283线性移动(例如沿导杆284)，从而推或拉第一结构骨1723或1723’。通过至少一组丝杆螺母模组281协同推拉多根第一结构骨1723或1723’，以实现远端连续体172的弯转。应当理解，本公开的引导器驱动机构包括但不限于上述实施例中的结构，只要能够实现推拉结构骨的驱动机构均不脱离本公开的范围。
68.在一些实施例中，如图11所示，引导器170还可以包括至少一个近端连续体173，包括近端基盘1731、近端止盘1732和多根第二结构骨1733。近端基盘1731和近端止盘1732间隔布置，近端基盘1731与远端基盘1721相邻，多根第二结构骨1733的近端与近端止盘1732紧固连接，多根第二结构骨1733的远端可以穿过近端基盘1731分别与多根第一结构骨1723的近端固定连接或一体成型。在一些实施例中，多根第二结构骨1733可以为镍钛合金丝、钢丝等等。
69.在一些实施例中，如图11所示，近端连续体173还可以包括设置在近端基盘1731和近端止盘1732之间的至少一个近端间隔盘1734，多根第二结构骨1733的近端依次穿过至少
一个近端间隔盘1734和近端基盘1731。设置近端间隔盘1734可以加强多根第二结构骨1733在推拉过程中的稳定性。
70.在一些实施例中，如图11所示，引导器驱动机构380可以与近端止盘1732连接，用于驱动近端止盘1732运动翻转，从而实现推拉设置在近端止盘1732上的第二结构骨1733，通过第二结构骨1733推拉第一结构骨1723以带动远端连续体172在空间中沿着不同方向的弯转。在一些实施例中，第二结构骨1733与第一结构骨1723可以为固定连接或一体成型的同一根结构骨。在一些实施例中，多根第二结构骨1733近端与近端止盘1732紧固连接并穿过近端止盘1732，引导器驱动机构180(或280)可以与多根第二结构骨1733连接，通过协同推拉多根第二结构骨1733以带动远端连续体172在空间中沿着不同方向的弯转。
71.图12示出根据本公开一些实施例的引导器270的结构示意图。在一些实施例中，如图12所示，引导器270还可以包括至少一个近端连续体273，包括近端基盘2731、第一近端止盘2732a、第二近端止盘2732b和多根第二结构骨2733。近端基盘2731、第一近端止盘2732a和第二近端止盘2732b间隔布置，近端基盘2731与远端基盘2721相邻，多根第二结构骨2733的近端与第二近端止盘2732b紧固连接并且远端可以穿过第一近端止盘2732a与近端基盘2731紧固连接，多根第一结构骨2723的近端穿过近端基盘2731与第一近端止盘2732a紧固连接。
72.在一些实施例中，引导器驱动机构480可以与第二近端止盘2732b连接，用于驱动第二近端止盘2732b运动翻转，使近端基盘2731和第二近端止盘2732b产生错位，以使多根第二结构骨2733产生弯转，带动第一近端止盘2732a随之产生协同翻转，从而对端部固定在第一近端止盘2732a上的多根第一结构骨2723产生推拉，从而带动远端连续体272在空间中向不同方向的弯转。在一些实施例中，多根第二结构骨2733近端与第二近端止盘2732b紧固连接并穿过第二近端止盘2732b，与引导器驱动机构180(或280)连接，通过推拉第二结构骨2733以使第一近端止盘2732a产生协同翻转，从而推拉多根第一结构骨2723以带动远端连续体272在空间中向不同方向的弯转。
73.在一些实施例中，引导器可以包括：转弯构件和与转弯构件连接的驱动丝。图13示出根据本公开一些实施例的引导器370的转弯构件371的结构示意图。如图13所示，驱动丝373的远端与转弯构件371的远端紧固连接，驱动丝373可以在引导器驱动机构(例如引导器驱动机构180或280)的驱动下带动转弯构件371在至少一个自由度方向上弯转，从而驱动可生长管110(或者210、310、510)转向，以适应弯曲复杂的腔道115。
74.在一些实施例中，如图13所示，转弯构件371可以包括蛇骨结构372。图14示出根据本公开一些实施例的弯转单元3721的结构示意图。如图13和图14所示，蛇骨结构372可以包括多个首尾相接的中空竹节状弯转单元3721，相邻两个弯转单元3721之间可以通过相互嵌套的连接凹槽3722和连接凸起3723形成可径向弯转的运动副。驱动丝373可以贯穿设置在各弯转单元3721内或贯穿设置在各弯转单元3721的管壁中(可参考图13)，驱动丝373的远端固定设置在蛇骨结构372的远端，引导器驱动机构推或拉驱动丝373，以带动蛇骨结构372弯转，从而驱动可生长管110弯转。在一些实施例中，驱动丝373的数量可以为多根，沿周向间隔分布，通过推、拉或协同推拉多根驱动丝373，以调整蛇骨结构372的弯转方向，以实现可生长管110向多个自由度方向的弯转。
75.在一些实施例中，转弯构件可以为柔性套管。图15示出根据本公开一些实施例的
引导器470的转弯构件471的结构示意图，图16示出根据本公开一些实施例的狭缝单元473的结构示意图。如图15和图16所示，柔性套管472可以沿其延伸方向间隔设有多个狭缝单元473，各狭缝单元473可以包括至少一个沿柔性套管472周向延伸的狭缝4731。在一些实施例中，狭缝单元473可以包括多个狭缝4731，多个狭缝4731沿柔性套管472的轴向间隔设置，且多个狭缝4731依次沿柔性套管472的周向错位设置。驱动丝474可以贯穿设置在柔性套管472内或贯穿设置在柔性套管472的管壁中(可参考图15)，驱动丝474的远端固定设置在柔性套管472的远端。引导器驱动机构(例如引导器驱动机构180或280)推拉驱动丝474，以带动柔性套管472弯转，从而驱动可生长管110弯转。在一些实施例中，驱动丝474的数量可以为多根，沿周向间隔分布，通过推、拉或协同推拉多根驱动丝474，以调整柔性套管472的弯转方向。在一些实施例中，柔性套管472可绕轴向旋转，从而可以调整柔性套管472的弯转方向，以实现可生长管110向多个自由度方向的弯转。
76.图17示出根据本公开一些实施例的引导器570的转弯构件571的纵向剖视图。如图17所示，在一些实施例中，转弯构件571还可以包括波纹管572，驱动丝573可以贯穿设置在波纹管572内或贯穿设置在波纹管572的管壁中(可参考图17)，驱动丝573的远端固定设置在波纹管572的远端，引导器驱动机构(例如引导器驱动机构180或280)推或拉驱动丝573，以带动波纹管572弯转，从而驱动可生长管110(或210、310、510)弯转。应当理解，转弯构件包括但不限于上述结构，任何可以转弯的结构均属于本公开的保护范围。
77.可生长器械100(或200)可以包括引导器170-570中的任一个。在一些实施例中，如图7所示，引导器170(或270-570)还可以包括医疗仪器171，医疗仪器171可以固定设置在引导器170的远端，包括例如内窥镜、末端手术执行器、超声探头、探针等。在一些实施例中，医疗仪器171可以设置在引导器170的内部通道中，例如提供药物的给药器等。
78.医疗仪器171可以包括内窥镜装置1711。图18和图19分别示出根据本公开一些实施例的内窥镜装置1711远端的结构示意图和远端的部分剖面结构示意图。如图18和图19所示，在一些实施例中，可生长器械100(或200)可以包括可生长管110(或210、310、510中的任一个)，以及引导器170(或270-570中的任一个)。引导器170的远端的医疗仪器171可以包括内窥镜装置1711，可生长管110的内层111或外层112在驱动下可翻展，以实现可生长管110可以向远端生长或从远端回撤，引导器170沿可生长管110的通道1111延伸或撤回，引导器170的远端可弯转从而可以改变可生长管110的转向以适应弯曲复杂的腔道115，以便于可生长器械100在腔道115内生长到达目标位置或者从腔道115回撤。引导器170的远端可弯转从而可以调整内窥镜装置1711的位姿，从而便于内窥镜装置1711观察不同目标区域以及获取目标区域的图像。在一些实施例中，医疗仪器171还可以包括末端手术执行器(图中未示)，例如抓钳、剪刀等。末端手术执行器在达到目标区域后可以对病灶位置的组织进行处理。
79.图20示出根据本公开一些实施例的内窥镜装置1711的结构示意图。如图19和图20所示，在一些实施例中，内窥镜装置1711可以包括固定设置在引导器170远端的至少一个图像传感器1712、至少一个图像透镜1713和至少一个照明单元1714。其中，至少一个图像透镜1713可以设置在图像传感器1712的远端，且与至少一个图像传感器1712对准，从而便于图像传感器1712通过图像透镜1713拍摄目标区域图像。至少一个照明单元1714设置在引导器170的远端，从而便于照明单元1714为目标区域提供照明。在一些实施例中，图像透镜1713
可以包括多个凸透镜和凹透镜组成，多个凸透镜和凹透镜通过分布设置从而形成光学成像系统。在一些实施例中，图像透镜1713的远端面可以是曲面凸透镜，例如球面透镜、椭球面透镜、锥体透镜、圆台透镜等等。图像透镜1713可以包括至少一个凸面，便于增加所能摄取的视野范围。
80.在一些实施例中，如图19所示，内窥镜装置1711可以包括内窥镜座1715，内窥镜座1715的近端紧固设置引导器170的远端。在一些实施例中，内窥镜座1715可以呈管状，并具有容纳腔，至少一个图像传感器1712设置在内窥镜座1715的容纳腔内，且图像传感器1712与内窥镜座1715的轴线平行设置。
81.如图18和图19所示，内窥镜装置1711还可以包括设置在内窥镜座1715的远端的端盖1716。在一些实施例中，内窥镜座1715和端盖1716可以一体成型或者通过胶水或者卡合结构紧固且密封连接。端盖1716上可以设有用于容纳至少一个图像透镜1713的至少一个镜头通道1716-1和用于容纳照明单元1714的输出端的至少一个照明通道1716-2。图像透镜1713设置在镜头通道1716-1内，照明通道1716-2用于照明单元1714的输出端通过其照明。在一些实施例中，内窥镜座1715可以为空心的管体，镜头通道1716-1和照明通道1716-2可以沿端盖1716轴向贯穿端盖1716。在一些实施例中，内窥镜座1715为实心前端的管体，镜头通道1716-1和照明通道1716-2沿端盖1716轴向贯穿端盖1716后，继续向内窥镜座1715的前端内部延伸。
82.在一些实施例中，如图18所示，端盖1716可以包括两个镜头通道1716-1和两个照明通道1716-2。两个镜头通道1716-1截面呈圆形且并排设置在端盖1716中部，两个照明通道1716-2分别设置在镜头通道1716-1的外侧。在一些实施例中，照明通道1716-2可以呈月牙形，照明单元1714的输出端的前端呈月牙形，分别设置在照明通道1716-2内。通过设置月牙形通道，从而能够充分利用管内空间，既能实现小型化且能增加照明视野。通过将图像摄取路径和照明路径分开，从而减少外界杂质的干扰，进而减少图像噪声。在一些实施例中，端盖1716可以呈平面、呈球面形或锥形。
83.在一些实施例中，图像传感器1712的数量可以为一个或多个。应理解，当只有一个图像传感器1712工作时，内窥镜装置1711最终所显示的图像为二维图像。当有多个图像传感器1712工作时，图像传感器1712就如同人的双目，可以形成立体视觉，从不同的方位摄取图像，通过将多个图像传感器1712摄取的图像经过立体视觉处理，最终通过立体显示器显示在屏幕上。在一些实施例中，图像传感器1712的数量可以为两个，两个图像传感器1712并排间隔设置，分别相对于内窥镜座1715的轴线对称设置，且图像传感器1712的感光面与内窥镜座1715的轴线垂直。图像透镜1713与内窥镜座1715的轴线平行且垂直于图像传感器1712的感光面，从而便于图像传感器1712通过图像透镜1713拍摄图像。在一些实施例中，图像传感器1712可以为coms图像传感器1712。通过两个coms图像传感器1712，从而能够形成清晰的立体视觉图像。
84.在一些实施例中，图像传感器1712的数量可以为三个，例如，三个图像传感器1712位于内窥镜座1715远端部分的中间位置。三个图像传感器1712的具体设置方式，包括但不限于沿径向同一直线间隔排列，或呈三角形排列。本领域技术人员应当理解，图像传感器1712的数量还可以为四个或更多个，其设置呈矩阵或者其他方式排布，图像传感器1712的具体数量和排布设置方式根据实际需求改变而均不脱离本公开的范围。在一些实施例中，
一个或多个图像传感器1712可以是冗余器件，用于在其它图像传感器1712发生故障时启动操作。
85.在一些实施例中，照明单元1714的数量可以为两个，从而为内窥镜装置1711的图像拍摄更好提供照明。在一些实施例中，为了进一步增大内窥镜装置1711的照明强度，照明单元1714的数量可以为三个或更多个。例如，多个照明单元1714的输出端沿内窥镜座1715远端部分的周向边缘设置，或者在多个图像传感器1712之间的间隙处设置。照明单元1714的数量和排布设置方式可根据实际需求改变而均不脱离本公开的范围。
86.在一些实施例中，如图20所示，照明单元1714可以包括光源1714-1和与光源1714-1耦合的光纤1714-2。光源1714-1可以设置在引导器170的近端部分内或者引导器170之外，光纤1714-2设置在引导器170的内腔中，并从光源1714-1处延伸到引导器170的远端部分。在一些实施例中，光纤1714-2可以包括一根或多根光纤1714-2。光纤1714-2的前端的输出端可以构成照明单元1714的输出端。光源1714-1发出的照明光通过光纤1714-2传送至引导器170的前端部分，从光纤1714-2的输出端输出，以实现照明。在一些实施例中，如图18所示，光纤1714-2的输出端前端截面可以呈月牙形，设置在端盖1716的照明通道1716-2内。应理解，光源1714-1可以设置在引导器170的后端部分内或者引导器170后端侧的内窥镜装置1711的主机部分中或外部。还应当理解，在一些实施例中，照明单元1714还可以包括直接设置在内窥镜座1715内的照明设备，例如led光源1714-1。
87.在一些实施例中，如图20所示，内窥镜装置1711还可以包括信号板1717、视觉处理器1718和图像显示器1719。图像传感器1712、信号板1717、视觉处理器1718和图像显示器1719通信连接，例如电线连接或无线连接。实际工作时，图像传感器1712通过图像透镜1713摄取目标区域的图像，然后将摄取的图像信息传至信号板1717。信号板1717接收图像传感器1712的图像信息后，对图像信息进行采集处理，然后将采集后的信息传至视觉处理器1718。视觉处理器1718接收信号板1717传送的采集信息后，对采集的图像信息进行处理，然后将处理后的图像信息传送至图像显示器1719。图像显示器1719接收到视觉处理器1718传送的处理信息后，在屏幕上显示成图像。在一些实施例中，图像显示器1719为眼镜式图像显示器，应理解，图像显示器1719还可以为屏幕显示器。
88.图21示出根据本公开一些实施例的介入手术机器人系统1的结构示意图。如图21所示，在一些实施例中，介入手术机器人系统1可以包括可生长器械(例如可生长器械100或200)和系统处理器101。可生长器械100的引导器170的远端的医疗仪器171可以包括内窥镜装置1711，如图20所示。系统处理器101可以与可生长器械100通信连接，例如通过线缆102连接或无线连接。在一些实施例中，如图21所示，介入手术机器人系统1还可以包括手术台车104和主控台车105。可生长器械100可以设置在手术台车104上(例如安装在手术台车的机械臂上)，系统处理器101可以设置在主控台车105上。在一些实施例中，主控台车105可以包括用户接口，例如主操作器、触摸显示屏、输入按钮或脚踏按钮等。系统处理器101可以接收由操作者通过用户接口的输入命令或者接收存储在非易失性存储介质上的指令。
89.图22示出根据本公开一些实施例的介入手术机器人系统2的结构示意图。如图22所示，在一些实施例中，介入手术机器人系统2可以包括可生长器械(例如可生长器械100或200)、系统处理器201和图像采集设备202。可生长器械100的引导器170远端的医疗仪器171可以包括例如内窥镜装置1711、末端手术执行器、超声探头、探针等。系统处理器201可以分
别与可生长器械100和图像采集设备202通信连接，例如通过线缆206连接或无线连接。在一些实施例中，如图22所示，介入手术机器人系统2还可以包括手术台车204和主控台车205。可生长器械100可以设置在手术台车204上(例如安装在手术台车的机械臂上)，系统处理器201可以设置在主控台车205上。在一些实施例中，主控台车205可以包括用户接口，例如主操作器、触摸显示屏、输入按钮或脚踏按钮等。系统处理器201可以接收由操作者通过用户接口的输入命令或者接收存储在非易失性存储介质上的指令。
90.图23示出根据本公开一些实施例的用于驱动可生长器械(例如可生长器械100或200)的方法2300的流程图。在一些实施例中，方法2300可以由可生长器械的系统控制器执行、由包括可生长器械的介入手术机器人系统(例如图21所示的介入手术机器人系统1、图22所示的介入手术机器人系统2等等)执行、或者由介入手术机器人系统的系统处理器(例如系统处理器101、系统处理器201等等)执行。在一些实施例中，方法2300也可以实现为存储在非易失性存储介质上的指令。指令可以被执行以将通用处理器或专用处理器配置成执行方法2300。
91.如图23所示，在步骤2301，可以接收采集的图像。在一些实施例中，图像可以由内窥镜装置、x成像装置、ct(电子计算机断层扫描)装置等等采集。在一些实施例中，图像可以由设置在引导器(例如引导器170)远端的内窥镜装置(例如内窥镜装置1711)采集或者透视影像机(例如透视影像机2021)。例如，图像可以包括静态图像、视频、x光图像和ct图像等。在一些实施例中，可生长器械(例如可生长器械100)的可生长管(例如可生长管110)和引导器(例如引导器170)进入患者103的腔道(例如腔道115)内。内窥镜装置1711固定设置在引导器170的远端，可以采集腔道115内的图像并将采集的图像实时或定时传送至处理器(例如图21的系统处理器101)，系统处理器101可以接收由内窥镜装置1711采集的腔道115内的图像。
92.在步骤2303，可以对接收到的图像进行处理以确定可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与腔道(例如腔道115)的内壁的距离d。在一些实施例中，例如，系统处理器101可以将步骤2301中接收到的图像进行图像测距分析，以测得可生长管110的远侧末端与腔道115的内壁之间的距离d。图像测距可以包括例如3d视觉技术测距、深度摄像头测距等。
93.在步骤2305，可以确定可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与腔道(例如腔道115)的内壁的距离d是否小于或等于阈值。在一些实施例中，阈值可以通过系统处理器101进行设定，例如阈值可以设置为腔道半径的二分之一或者三分之一等。系统处理器101将步骤2303中确定的可生长管110与腔道115的内壁之间的距离d与阈值进行比较判断，以确定测得的距离是否小于或等于阈值。
94.在步骤2307，如果确定可生长管(例如可生长管110)与腔道(例如腔道115)内壁之间的距离d小于或等于阈值，可以生成管生长控制信号和引导器转向控制信号。在一些实施例中，管生长控制信号可以包括用于控制管驱动机构的信号和用于控制流体控制器加压的信号。例如，系统处理器101确定可生长管110与腔道115的内壁之间的距离小于或等于阈值，可以生成并向系统控制器发送管生长控制信号和引导器转向控制信号。系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号和引导器转向控制信号协同控制可生长管110的生长和引导器170的转向运动偏离腔道内壁。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号控制管驱动机构(例如管驱动机构120或220)驱动可生长管110的内层111或外层
112向远端移动长度l，内层111或外层112在可翻展区域114外翻或内翻长度l，使得流体腔113向远端生长，以及根据管生长控制信号的加压信号控制流体控制器(例如流体控制器130)向流体腔113内加压(例如注入流体)，使流体140向可生长管110的流体腔113填充，从而填充可翻展区域114中生长的流体腔113。在一些实施例中，系统控制器还可以根据管生长控制信号的加压信号控制流体控制器(例如流体控制器130)施加在流体腔113内的压强大小，以便在可生长管110生长的过程中维持流体腔113内的压强在预设范围内，使可生长管110可以可控地生长。其中，预设范围可以解释为允许可生长管正常生长的压强范围，以防止流体腔113内的压强过大造成可生长管110的破损或者由于流体腔113内的压强过小造成可生长管110无法生长。系统控制器可以根据接收到的引导器转向控制信号协同地控制引导器驱动机构(例如引导器驱动机构180或280)驱动引导器170弯转角度α，以便对可生长管110进行生长方向控制，以实现可生长管110沿腔道115的路径生长。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号和引导器转向控制信号分别独立地控制可生长管的生长和引导器的转向运动。
95.在步骤2309，如果确定可生长管(例如可生长管110)与腔道(例如腔道115)内壁之间的距离d大于阈值，可以生成管生长控制信号和引导器前进控制信号。管生长控制信号可以包括用于控制管驱动机构的信号和控制流体控制器加压的信号。例如，系统处理器101确定可生长管110与腔道115的内壁之间的距离大于阈值，可以生成并向系统控制器发送管生长控制信号和引导器前进控制信号，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号和引导器前进控制信号协同控制可生长管110的生长和引导器170的前进运动。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号控制管驱动机构120驱动可生长管110的内层111或外层112向远端移动长度l，以及根据管生长控制信号的加压信号控制流体控制器130施加在流体腔113内的压强，以便在可生长管110生长的过程中维持流体腔113内的压强在预设范围内，使可生长器械100可以可控地生长。系统控制器可以根据接收到的引导器前进控制信号协同地控制引导器驱动机构180驱动引导器170沿腔道115的纵向轴线移动长度p。其中长度p可以与可生长管110的移动长度l匹配，以实现可生长管110和引导器170相对于腔道115的纵向轴线的移动长度大致相等。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号和引导器前进控制信号分别独立地控制可生长管的生长和引导器的前进运动。
96.在一些实施例中，方法2300还可以包括生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号。在一些实施例中，管停止生长控制信号可以包括用于控制管驱动机构停止驱动的信号，用于控制管驱动机构(例如管驱动机构120)停止运动，以及控制流体控制器停止加压或减压的信号，用于控制流体控制器(例如流体控制器130)停止向流体腔113内加压或减压。例如，当可生长管和引导器到达目标位置(例如病灶区域)时，系统处理器101可以生成并向系统控制器发送管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，系统控制器可以根据接收到的管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号协同控制可生长管110停止生长和引导器170停止运动。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管停止生长控制信号控制管驱动机构120停止驱动可生长管110的内层111或外层112向远端移动，以及根据管停止生长控制信号的停止加压或减压信号控制流体控制器130维持施加在流体腔113内的压强，以便使可生长管110保持停止在目标位置。系统控制器可以根据接收到的引导器
停止运动控制信号协同地控制引导器驱动机构180停止驱动引导器170，以便于引导器170停止在目标位置。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号分别独立地控制可生长管停止生长和引导器停止运动。
97.在一些实施例中，方法2300还可以包括生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号。例如，在一些实施例中，系统处理器101可以接收由操作者通过用户接口输入的撤回命令并根据根据撤回命令，生成并向系统控制器发送管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，系统控制器可以根据接收到的管撤回控制信号和引导器撤回控制信号可以协同控制可生长管110和引导器170撤回。在一些实施例中，管撤回控制信号可以包括撤回信号和减压信号，管撤回控制信号的撤回信号用于控制管驱动机构(例如管驱动机构120)的撤回，以及管撤回控制信号的减压信号用于控制流体控制器(例如流体控制器130)从流体腔113内减压。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管撤回控制信号控制管驱动机构120驱动可生长管110的内层111或外层112向近端移动长度l’，外层112或内层111在可翻展区域114内翻或外翻长度l’，使得流体腔113向近端撤回，以及根据管撤回控制信号的减压信号控制流体控制器130减压(例如抽出流体)，使流体140从可生长管110的流体腔113回流体腔150，从而使可生长管110向近端撤回。系统控制器可以根据接收到的引导器撤回控制信号协同控制引导器驱动机构180驱动引导器170沿原来的路径撤回。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管撤回控制信号和引导器撤回控制信号分别独立地控制可生长管和引导器撤回。
98.在一些实施例中，在步骤2307，如果确定可生长管(例如可生长管110)与腔道(例如腔道115)内壁之间的距离d小于或等于阈值，可以生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，分别用于控制可生长管110和引导器170的撤回。在一些实施例中，在步骤2307，如果确定可生长管(例如可生长管110)与腔道(例如腔道115)内壁之间的距离d小于或等于阈值，可以生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，分别用于控制可生长管110停止生长和引导器170的停止运动。
99.应当理解，管驱动机构120和引导器驱动机构180可以根据管驱动信号和引导器驱动信号同步协同控制可生长管110和引导器170的运动，也可以根据接收到的管驱动信号和引导器驱动信分别单独控制可生长管110和引导器170的运动。
100.系统处理器101根据内窥镜装置1711实时拍摄的图像或视频，确定可生长管远侧末端在腔道内的位置，通过不断更新可生长管和引导器的运动路径，以实现实时腔内导航。
101.图24示出根据本公开一些实施例的用于驱动可生长器械(例如可生长器械100或200)的方法2400的流程图。在一些实施例中，方法2400可以由可生长器械的系统控制器执行、由包括可生长器械的介入手术机器人系统(例如图21所示的介入手术机器人系统1、图22所示的介入手术机器人系统2等等)执行、或者由介入手术机器人系统的系统处理器(例如系统处理器101、系统处理器201等等)执行。在一些实施例中，方法2400也可以实现为存储在非易失性存储介质上的指令。指令可以被执行以将通用处理器或专用处理器配置成执行方法2400。
102.如图24所示，在步骤2401，可以接收采集的图像。在一些实施例中，图像可以由设置在引导器(例如引导器170)远端的内窥镜装置(例如内窥镜装置1711)采集或者透视影像机(例如透视影像机2021)。例如，图像可以包括图像、视频、x光图像和ct图像等。在一些实
施例中，如图2、图20和图21所示，可生长器械(例如可生长器械100)的可生长管(例如可生长管110)和引导器(例如引导器170)进入患者103的腔道(例如腔道115)内。内窥镜装置1711固定设置在引导器170的远端，可以采集腔道115内的图像，并将采集的图像实时或定时传送至处理器(例如图21的系统处理器101)，系统处理器101可以接收由内窥镜装置1711采集的腔道115内的图像。
103.在步骤2403，可以对接收到的图像进行处理以确定可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离。在一些实施例中，例如，系统处理器101可以根据步骤2401中接收到的图像确定可生长管(例如可生长管110)的位置信息并映射到计划导航路径(例如沿腔道115侧壁、中心线等等的路径)所在坐标系中，通过图像测距分析，以测得可生长管110的远侧末端与计划导航路径之间的距离。在一些实施例中，计划导航路径可以是预先设定的可生长管在腔道115中的路径。
104.在步骤2405，可以确定可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与计划导航路径之间的距离是否大于阈值。在一些实施例中，计划导航路径是沿腔道(例如腔道115)的中心线的路径，并且阈值可以是系统处理器101内存储的计划导航路径中当前一段腔道115的半径。在一些实施例中，计划导航路径可以包括例如存储在系统处理器101中的模拟路径或者根据实际采集的图像而生成的规划路径。在一些实施例中，模拟路径可以包括根据多次实际路径而合成的模拟路径。系统处理器101将接收到的步骤2403中的图像测距得到的可生长管110与计划导航路径的距离与阈值进行比较判断，以确定测得的距离是否大于阈值。
105.在步骤2407，如果确定测得可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，可以生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号。例如，系统处理器101确定可生长管110与腔道115的中心线之间的距离大于阈值，可以基于计划导航路径生成并向系统控制器发送管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，系统控制器可以根据接收到的管撤回控制信号和引导器撤回控制信号可以协同控制可生长管110和引导器170沿计划导航路径撤回。在一些实施例中，管撤回控制信号可以包括用于控制管驱动机构的信号，用于控制管驱动机构(例如管驱动机构120)的撤回，以及用于控制流体控制器减压的信号，用于控制流体控制器(例如流体控制器130)从流体腔113内减压，使可生长管110向近端撤回。引导器撤回控制信号可以包括控制引导器170向近端撤回。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管撤回控制信号控制管驱动机构120驱动可生长管110的内层111或外层112向近端移动，以及根据管撤回控制信号的减压信号控制流体控制器130减压(例如抽出流体)，使流体140从可生长管110的流体腔113回流体腔150，从而使可生长管110向近端撤回。系统控制器可以根据接收到的引导器撤回控制信号协同控制引导器驱动机构180驱动引导器170沿计划导航路径撤回。
106.在步骤2409，如果确定测得可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与计划导航路径之间的距离小于或等于阈值，可以生成管生长控制信号和引导器前进控制信号。例如，系统处理器101确定可生长管110与计划导航路径中的腔道115的中心线之间的距离小于或等于阈值，可以基于计划导航路径生成并向系统控制器发送管生长控制信号和引导器前进控制信号，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号和引导器前进控制信号可以协同控制可生长管110的生长和引导器170的前进运动。在一些实施例中，管生长控制信号可以包括控制管驱动机构的信号，用于控制管驱动机构(例如管驱动机构120)的运动，以及用于
控制流体控制器加压的信号，用于控制流体控制器(例如流体控制器130)向流体腔113内加压。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号控制管驱动机构120驱动可生长管110的内层111或外层112向远端移动，以及根据管生长控制信号的加压信号控制流体控制器130向流体腔113内加压(例如注入流体)，使可生长器械100可以可控地生长。系统控制器可以根据接收到的引导器前进控制信号协同地控制引导器驱动机构180驱动引导器170沿腔道115的纵向轴线向远端移动。
107.在一些实施例中，方法2400还可以包括步骤2411和步骤2413。在步骤2411，确定可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与计划导航路径之间的距离是否小于或等于阈值。
108.在步骤2413，如果确定测得可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与计划导航路径之间的距离小于或等于阈值，可以生成管生长控制信号和引导器转向控制信号。在一些实施例中，管生长控制信号可以包括用于控制管驱动机构的信号，用于控制管驱动机构(例如管驱动机构120)的运动，以及用于控制流体控制器加压的信号，用于控制流体控制器(例如流体控制器130)从流体腔113内加压。例如，可生长管110和引导器170沿计划导航路径撤回至可生长管110与计划导航路径之间的距离小于或等于阈值的位置，系统处理器101确定可生长管110与计划导航路径之间的距离等于或小于阈值，可以根据计划导航路径生成并向系统控制器发送管生长控制信号和引导器转向控制信号，系统控制器可以根据接收到的生长管控制信号和引导器转向控制信号协同地控制可生长管110的生长和引导器170的转向运动，以使可生长管110和引导器170沿计划导航路径运动。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管生长控制信号控制管驱动机构120驱动可生长管110的内层111或外层112向远端移动，以及根据管生长控制信号的加压信号控制流体控制器130向流体腔113内加压(例如注入流体)，使可生长管110可以可控地生长。系统控制器可以根据接收到的引导器转向控制信号协同地控制引导器驱动机构180驱动引导器170沿腔道115的路径弯曲转向。
109.如果确定测得可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，可以返回步骤2407。
110.在一些实施例中，在步骤2407，如果确定可生长管(例如可生长管110)的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，可以生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，分别用于控制可生长管110停止生长和引导器170停止运动。
111.在一些实施例中，系统处理器101确定可生长管110与计划导航路径之间的距离大于阈值，可以根据计划导航路径生成并向系统控制器发送管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，系统控制器可以根据接收到的管撤回控制信号和引导器撤回控制信号可以协同控制可生长管110和引导器170的原来的路径撤回。在一些实施例中，管撤回控制信号可以包括用于控制管驱动机构的信号，用于控制管驱动机构(例如管驱动机构120)的撤回，以及用于控制流体控制器减压的信号，用于控制流体控制器(例如流体控制器130)从流体腔113内减压。在一些实施例中，系统控制器可以根据接收到的管撤回控制信号的运动信号控制管驱动机构120驱动可生长管110的内层111或外层112向近端移动，以及根据管撤回控制信号的减压信号控制流体控制器130减压(例如抽出流体)，以使可生长管110向近端撤回。系统控制器可以根据接收到的引导器撤回控制信号协同控制引导器驱动机构180驱动引导器170沿原来的路径撤回。
112.系统处理器101根据内窥镜装置1711实时拍摄的图像或视频，确定可生长管(例如可生长管110)与计划导航路径之间的距离是否大于阈值，可以确定可生长管110和引导器170是否沿计划导航路径运动，且在可生长管110和引导器170偏移计划导航路径时重新控制可生长管110和引导器170的运动，以实现更加安全的实时腔内导航，可以避免故障引起的可生长管110和引导器170运动偏离导航路径，从而降低或避免安全风险。
113.在一些实施例中，引导器170在透视影像机2021的导航作用下达到目标区域后，系统处理器201或101可以控制引导器170远端的医疗仪器171工作，例如释放放射性粒子、释放药物、捕捉或碎化病灶组织等。
114.在一些实施例中，图像采集设备202还可以为造影成像设备(图中未示)，造影成像设备可以包括例如b超设备、ct设备、mri设备和数字减影血管造影设备等。造影成像设备被配置成对目标位置造影成像，例如可以通过使用造影剂而成像。实际工作时，造影成像设备照射目标区域并获得目标区域的造影图像，工作过程可以与透视影像机2021相似。
115.本公开提供一种计算机系统，包括非易失性存储介质和处理器。非易失性存储介质可以包括指令。指令可以由处理器执行以将处理器配置成执行本公开的实施例中任一项的方法。
116.本公开还公开了以下：
117.1.一种介入手术机器人系统，包括：
118.可生长器械，包括可生长管和引导器，所述引导器的远端可弯转以带动所述可生长管弯转；
119.图像采集设备，用于采集所述可生长管所在腔道的图像；以及
120.处理器，被配置成接收所述图像采集设备采集的图像，并基于所述采集的图像生成管控制信号和引导器控制信号，所述管控制信号用于控制所述可生长管沿所述腔道向远端生长或向近端撤回，所述引导器控制信号用于控制所述引导器沿所述腔道向远端运动或向近端撤回。
121.2.根据第1项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
122.对接收到的所述图像进行处理；
123.确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离是否小于或等于阈值；以及
124.基于所述确定生成所述管控制信号和所述引导器控制信号。
125.3.根据第2项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
126.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离小于或等于阈值，生成管生长控制信号和引导器转向控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器转向控制信号分别用于控制所述可生长管的生长和所述引导器的转向运动；或者
127.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离大于阈值，生成管生长控制信号和引导器前进控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器前进控制信号分别用于控制所述可生长管的生长和所述引导器的前进运动。
128.4.根据第2项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
129.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离小于或等于阈值，生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，所述管停止生长控制信号和所述引导器停止运动控制信号分别用于控制所述可生长管停止生长和所述引导器停止运动；或者
130.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离小于或等于阈值，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器的撤回。
131.5.根据第1项所述的介入手术机器人系统，所述系统处理器被配置成：
132.基于接收到的输入命令，生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，所述管停止生长控制信号和所述引导器停止运动控制信号分别用于控制所述可生长管停止生长和所述引导器停止运动；或者
133.基于接收到的输入命令，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器的撤回。
134.6.根据第5项所述的介入手术机器人系统，所述输入命令包括由操作者通过用户接口产生的输入命令或存储在非易失性存储介质上的指令。
135.7.根据第1项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
136.对接收到的图像进行处理；
137.确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离是否小于或等于阈值；以及
138.基于所述确定生成所述管控制信号和所述引导器控制信号。
139.8.根据第7项所述的介入手术机器人系统，所述计划导航路径包括预先确定的模拟路径或者基于采集的所述图像而生成的规划路径。
140.9.根据第7项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
141.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离小于或等于阈值，生成管生长控制信号和引导器前进控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器前进控制信号分别用于控制所述可生长管的生长和所述引导器的前进。
142.10.根据第7项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
143.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器撤回。
144.11.根据第10项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
145.确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离是否小于或等于阈值；
146.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离小于或等于阈值，生成管生长控制信号和引导器转向控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器转向控制信号分别用于控制所述可生长管的生长和所述引导器的转向运动；或者
147.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器撤回。
148.12.根据第7项所述的介入手术机器人系统，所述处理器被配置成：
149.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，所述管停止生长控制信号和所述引导器停止运动控制信号分别用于控制所述可生长管停止生长和所述引导器停止运动。
150.13.根据第1-12项中任一项所述的介入手术机器人系统，
151.所述可生长管包括内层、外层以及位于所述内层和所述外层之间的流体腔，所述流体腔用于容纳流体，所述可生长管包括位于远端处的可翻展区域，所述内层和所述外层在所述可翻转翻展区域相连并且可翻展，所述引导器设置在由所述可生长管的内层包围的通道中。
152.14.根据第1-12项中任一项所述的介入手术机器人系统，所述图像采集设备包括内窥镜装置、透视影像机或造影成像设备。
153.15.根据第13项所述的介入手术机器人系统，所述可生长管的所述外层近端的径向尺寸大于或等于所述外层远端的径向尺寸。
154.16.根据第13项所述的介入手术机器人系统，还包括：管驱动机构，所述管驱动机构与所述可生长管连接，用于驱动所述可生长管的所述外层或所述内层运动。
155.17.根据第16项所述的介入手术机器人系统，还包括流体控制器；
156.所述流体控制器用于向所述流体加压或减压，以驱动所述流体填充所述可翻展区域的所述流体腔或驱动所述流体从所述流体腔回撤。
157.18.根据第1-12项中任一项所述的介入手术机器人系统，所述可生长管由柔性材料制成。
158.19.一种控制可生长器械的方法，所述可生长器械包括可生长管以及引导器，所述引导器的远端可弯转以带动所述可生长管弯转，所述方法包括：
159.接收采集的图像；以及
160.基于所述采集的图像生成管控制信号和引导器控制信号，所述管控制信号用于控制所述可生长管沿腔道向远端生长或向近端撤回，所述引导器控制信号用于控制所述引导器沿所述腔道向远端运动或向近端撤回。
161.20.根据第19项所述的方法，还包括：
162.对接收到的所述图像进行处理；
163.确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离是否小于或等于阈值；以及
164.基于所述确定生成所述管控制信号和所述引导器控制信号。
165.21.根据第20项所述的方法，还包括：
166.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁之间的距离小于或等于阈值，生成管生长控制信号和引导器转向控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器转向控制信号分别用于控制可生长管的生长和引导器的转向运动；或者
167.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离大于阈值，生成管生长控制信号和引导器前进控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器前进控制信号分别用于控制所述可生长管的生长和所述引导器的前进。
168.22.根据第20项所述的方法，还包括：
169.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离小于或等于阈值，生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，所述管停止生长控制信号和所述引导器停止运动控制信号分别用于控制所述可生长管停止生长和所述引导器停止运动；或者
170.响应于确定所述可生长管的远侧末端与腔道内壁的距离小于或等于阈值，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器的撤回。
171.23.根据第19项所述的方法，还包括：
172.基于接收到的输入命令，生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，所述管停止生长控制信号和所述引导器停止运动控制信号分别用于控制所述可生长管停止生长和所述引导器停止运动；或者
173.基于接收到的输入命令，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器的撤回。
174.24.根据第23项所述的方法，所述输入命令包括由操作者通过用户接口产生的输入命令或存储在非易失性存储介质上的指令。
175.25.根据第19项所述的方法，还包括：
176.对接收到的所述图像进行处理；
177.确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离是否小于或等于阈值；以及
178.基于所述确定生成所述管控制信号和所述引导器控制信号。
179.26.根据第25项所述的方法，所述计划导航路径包括预先确定的模拟路径或者基于采集的所述图像而生成的规划路径。
180.27.根据第25项所述的方法，还包括：
181.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离小于或等于阈值，生成管生长控制信号和引导器前进控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器前进控制信号分别用于控制所述可生长管的生长和所述引导器的前进。
182.28.根据第25项所述的方法，还包括：
183.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信号，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器沿所述计划导航路径撤回。
184.29.根据第28项所述的方法，还包括：
185.确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离是否小于或等于阈值；
186.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离小于或等于阈值，生成管生长控制信号和引导器转向控制信号，所述管生长控制信号和所述引导器转向控制信号分别用于控制所述可生长管的生长和所述引导器的转向运动；或者
187.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，生成管撤回控制信号和引导器撤回控制信，所述管撤回控制信号和所述引导器撤回控制信号分别用于控制所述可生长管和所述引导器撤回。
188.30.根据第25项所述的方法，还包括：
189.响应于确定所述可生长管的远侧末端与计划导航路径之间的距离大于阈值，生成管停止生长控制信号和引导器停止运动控制信号，所述管停止生长控制信号和所述引导器停止运动控制信号分别用于控制所述可生长管停止生长和所述引导器停止运动。
190.31.根据第19-30项中任一项所述的方法，所述可生长管包括内层、外层以及位于所述内层和所述外层之间的流体腔，所述流体腔用于容纳流体，所述可生长管包括位于远端处的可翻展区域，所述内层和所述外层在所述可翻转翻展区域相连并且可翻展，所述引导器设置在由所述可生长管的内层包围的通道中。
191.32.一种存储介质，所述存储介质包括至少一个指令，所述至少一个指令由处理器执行以将处理器配置为执行根据第19-31项中任一项所述的方法。
192.33.一种计算机系统，包括：
193.非易失性存储介质，包括至少一个指令；以及
194.处理器，被配置为执行所述至少一个指令以将所述处理器配置为执行根据第19-31项中任一项所述的方法。
195.注意，上述仅为本公开的示例性实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本公开不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本公开的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本公开进行了较为详细的说明，但是本公开不仅仅限于以上实施例，在不脱离本公开构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本公开的范围由所附的权利要求范围决定。