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CN116687328A - 导管的移动控制装置、方法及存储介质 - Google Patents

导管的移动控制装置、方法及存储介质 Download PDF

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CN116687328A
CN116687328A CN202310709371.6A CN202310709371A CN116687328A CN 116687328 A CN116687328 A CN 116687328A CN 202310709371 A CN202310709371 A CN 202310709371A CN 116687328 A CN116687328 A CN 116687328A
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point cloud
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CN202310709371.6A
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Shanghai Microport Medbot Group Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种导管的移动控制装置、方法及存储介质。导管的移动控制装置包括：第一获取模块，用于获取导管采集的点云数据，点云数据用于表征导管在目标对象的中的位态；确定模块，用于根据点云数据，在目标对象的中心线模型中确定导管的当前映射位置；控制模块，用于根据导管的当前映射位置，调整导管的方向和弯曲程度；根据导管的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的导管移动预设距离。采用本装置能够在导管的每次移动前都会根据点云数据，调整导管的方向和弯曲程度，从而精准地实现了导管的自动移动控制，提高了导管的进镜效率。

Description

导管的移动控制装置、方法及存储介质
技术领域
本申请涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种导管的移动控制装置、方法及存储介质。
背景技术
支气管镜是一种经口或鼻置入患者下呼吸道，用于做肺叶、段及亚段支气管病变的观察、活检采样、细菌学和细胞学检查的医疗器械。
相关技术中，支气管镜的进镜方式主要依靠医生手动进镜。医生根据术前计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)图像进行支气管镜的进镜路径规划。在术中，医生通过支气管内窥镜得到的实时影像，获取支气管镜的导管的实时位置，从而与支气管镜的进镜路径规划匹配，不断手动地对支气管镜进行位置调整和移动。
然而，通过医生对支气管镜的进镜路径规划并进行手动移动，耗时耗力，从而导致支气管镜的进镜效率过低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高支气管镜的进镜效率的导管的移动控制装置、方法及存储介质导管的移动控制。
第一方面，本申请提供了一种导管的移动控制装置导管的移动控制。所述装置包括：
第一获取模块，用于获取导管采集的点云数据，所述点云数据用于表征所述导管在目标对象的中的位态；
确定模块，用于根据所述点云数据，在所述目标对象的中心线模型中确定所述导管的当前映射位置；
控制模块，用于根据所述导管的当前映射位置，调整所述导管的方向和弯曲程度；根据所述导管的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的导管移动预设距离。
在其中一个实施例中，所述控制模块，包括：
中心线方向确定单元，用于确定所述导管的当前映射位置对应的目标中心线的方向；
移动方向确定单元，用于根据所述点云数据，确定所述导管的移动方向；
调整单元，用于根据所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向，调整所述导管的方位和弯曲程度。
在其中一个实施例中，所述中心线方向确定单元，具体用于确定所述导管的第一平面，所述第一平面为所述导管的头部平面；将所述第一平面与所述目标中心线之间的切线方向，确定为所述目标中心线的方向。
在其中一个实施例中，所述移动方向确定单元，具体用于根据所述点云数据，确定所述导管的中心曲线；确定所述导管的中心曲线在所述导管的头部心线点的目标切线；将所述目标切线的方向确定为所述导管的移动方向。
在其中一个实施例中，所述调整单元，具体用于根据所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向在第二平面上的角度差，调整所述导管的方向，所述第二平面为所述导管的尾部平面；根据所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向之间的夹角，调整所述导管的弯曲程度。
在其中一个实施例中，所述调整单元，具体用于若所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向在第二平面上的角度差大于第一阈值，则将所述角度差确定为所述导管的待旋转角度；根据导管的待旋转角度，调整所述导管的方向。
在其中一个实施例中，所述调整单元，具体用于若所述导管的移动方向和所述导管当前的映射位置对应的中心线的方向在目标平面上的角度差小于等于第一阈值，则保持所述导管的方向不变。
在其中一个实施例中，所述调整单元，具体用于若所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向之间的夹角大于第二阈值，则将所述夹角确定为所述导管的待弯曲角度；根据导管的待弯曲角度，调整所述导管的弯曲程度；若所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向之间的夹角小于等于第二阈值，则保持所述导管的弯曲程度不变。
第二方面，本申请提供了一种导管的移动控制方法。所述方法包括：
获取导管采集的点云数据，所述点云数据用于表征所述导管在目标对象的中的位态；
根据所述点云数据，在所述目标对象的中心线模型中确定所述导管的当前映射位置；
根据所述导管的当前映射位置，调整所述导管的方向和弯曲程度；
根据所述导管的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的导管移动预设距离。
导管的移动控制第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面所述的导管的移动控制导管的移动控制方法。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的导管的移动控制方法导管的移动控制。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的导管的移动控制方法导管的移动控制。
上述导管的移动控制装置、方法及存储介质导管的移动控制，首先获取导管采集的点云数据，点云数据用于表征导管在目标对象的中的位态。其次，根据点云数据，在目标对象的中心线模型中确定导管的当前映射位置；再次，根据导管的当前映射位置，调整导管的方向和弯曲程度；最后，根据导管的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的导管移动预设距离。由于在支气管镜的导管每次移动前都会根据点云数据，调整导管的方向和弯曲程度，从而精准地实现了支气管镜的自动移动控制，无需人工手动干预，提高了支气管镜的进镜效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种导管的移动控制方法的应用环境图；
图2为本申请实施例提供的另一种导管的移动控制方法的应用环境图；
图3为本申请实施例提供的一种导管的移动控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种支气管镜的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种预采集位置采集点云数据的支示意图；
图6为本申请实施例提供的一种坐标系转换示意图；
图7为本申请实施例提供的一种坐标实时配准的示意图；
图8为本申请实施例提供的一种支气管中心线的提取示意图；
图9为本申请实施例提供的一种支气管镜和支气管中心线的位置关系图；
图10为本申请实施例提供的一种支气管镜的待旋转角度的示意图；
图11为本申请实施例提供的一种支气管镜的旋转角度保持不变的示意图；
图12为本申请实施例提供的一种支气管镜的待弯曲角度的示意图；
图13为本申请实施例提供的一种支气管镜的弯曲角度保持不变的示意图；
图14为本申请实施例提供的一种待弯曲角度的换算示意图；
图15本申请实施例提供的一种支气管镜的路径规划的示意图；
图16为本申请实施例提供的一种支气管镜的自动进镜方法的流程示意图；
图17为本申请实施例提供的另一种导管的移动控制的流程示意图；
图18为本申请实施例提供的一种导管的移动控制装置的结构框图；
图19为本申请实施例提供的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的导管的移动控制方法，可以应用于如图1和图2所示的应用环境中。
如图1所示，在支气管镜进镜前，终端设备101与计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)设备102连接，获取CT设备102扫描得到的人体胸部的CT图像。随后，终端设备101对CT图像进行处理，提取其中的支气管中心线，从而建立支气管中心线模型。
如图2所示，在支气管镜103进行进镜时，终端设备101与支气管镜103连接，终端设备101可以将支气管镜103的位置和支气管中心线模型进行配置，以便通过终端设备101控制支气管镜103进行自动进镜。随后，终端设备101根据路径规划数据，控制支气管镜103每次移动一小段距离，直至支气管镜103达到路径规划数据所指示的目标进镜位置。在每次移动过程中，终端设备101均会根据支气管镜103采集到的点云数据，调整支气管镜103的方向和弯曲程度。
在一些实施例中，上述终端设备101在支气管镜103进行进镜时，还可以显示支气管镜10采集到的内窥镜图像，以供医生观察支气管镜103的移动情况。
应理解，本申请实施例对于终端设备101的类型不做限制，可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备等。
在一些实施例中，支气管镜103可以与电磁发生器和驱动组件共同组成进镜设备。该驱动组件用于在终端设备101的控制下，驱动支气管镜移动并调整支气管镜103的方向和弯曲程度。该电磁发生器用于获得支气管镜移动过程中采集的点云数据，以确定支气管镜的实时位姿。上述支气管镜103可以为导管，其内可以包括单目内窥镜和电磁贴片。其中，单目内窥镜用于采集内窥镜图像，电磁贴片用于采集导管相对于磁场发生器的坐标信息，以生成上述点云数据。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种导管的移动控制方法，以该方法应用于图1和图2中的终端设备为例进行说明，包括S201-S202：
S201、获取支气管镜采集的点云数据，点云数据用于表征支气管镜在目标对象的支气管中的位态。
在本申请中，在终端设备控制支气管镜进行进镜时，终端设备可以控制支气管镜多次移动，直至到支气管镜到达目标进镜位置。在每次移动时，终端设备均可以获取支气管镜采集的点云数据，从而根据点云数据确定支气管镜所在的位置并调整支气管镜的方向和弯曲程度。
其中，上述点云数据包括在目标对象的支气管中支气管镜的位置数据和姿态数据。上述目标对象可以为待进镜的病人。上述位姿可以包括支气管镜的位置和姿态。
应理解，本申请实施例对于如何采集支气管镜采集的点云数据不做限制，在一些实施例中，上述点云数据可以通过支气管镜内部的电磁贴片采集。示例性的，如图4所示，支气管镜的导管头部和导管尾部均可以设置两个电磁贴片，包括电磁贴片1、电磁贴片2、电磁贴片3和电磁贴片4。设置在导管头部的电磁贴片1和电磁贴片2可以采集支气管镜的导管头部相对于磁场发生器的头部坐标信息，该设置在导管尾部的电磁贴片3和电磁贴片4可以采集支气管镜的导管尾部相对于磁场发生器的尾部坐标信息。随后，终端设备可以将采集到的头部坐标信息和尾部坐标信息作为当前位置支气管镜采集的点云数据。
S202、根据点云数据，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置。
在步骤中，当终端设备获取支气管镜采集的点云数据后，可以根据点云数据，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置。
应理解，本申请实施例对于如何根据点云数据，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置不做限制，在一些实施例中，若点云数据是通过支气管镜内部的电磁贴片采集，则支气管镜的位置数据在电磁坐标下。此时，终端设备可以确定支气管镜所在位置与目标对象的支气管中的预采集位置在电磁坐标下的相对位置，从而基于相对位置和预采集位置在中心线模型中的映射位置，确定在支气管中心线模型中支气管镜的当前映射位置。
应理解，本申请实施例对于上述预采集位置不做限制，示例性的，预采集位置包括左右支气管分叉、左二级分叉点和右二级分叉点。
需要说明的是，上述预采集位置在电磁坐标下的坐标，可以在支气管中心线模型与点云数据的坐标系进行配准时采集。预采集位置在中心线模型中的映射位置，可以根据标注信息确定或者通过自动识别确定。
在一些实施例中，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置之前，终端设备获取支气管镜在目标对象的支气管中的预采集位置采集到的点云数据。根据预采集位置采集到的点云数据和预采集位置在中心线模型中的映射位置，将支气管中心线模型与点云数据的坐标系配准。
应理解，本申请实施例对于如何采集目标对象的支气管中的预采集位置的点云数据不做限制。在一些实施例中，可以在正式进行支气管镜的自动进镜前，由医生手动进镜至上述预采集位置，采集点云数据。
示例性的，如图5所示，可以先移动支气管镜进入气管，到达左右支气管分叉，采集左右支气管分叉的点云数据。随后，然后控制支气管镜进入左主支气管到达左二级分叉点，采集左二级分叉点的点云数据。最后，控制支气管镜进入右主支气管到达右二级分叉点，采集右二级分叉点的点云数据。
如图6所示，由于预采集位置的点云数据是通过支气管镜的电磁贴片采集的，相应的，该点云数据处于电磁坐标系下。由于支气管中心线模型是根据胸部CT图像建立的，相应的，该支气管中心线模型于CT坐标系下。因此，在进行自动进镜前，需要将支气管中心线模型与点云数据的电磁坐标系进行配准，以确定支气管镜的位置在支气管中心线模型中的映射位置。
如图7所示，在采集到预采集位置的点云数据后，可以基于采集到的点云数据，计算出点云数据所在的电磁坐标系和CT坐标系对应的全局配准矩阵T，随后，通过全局配准矩阵T将支气管中心线模型与点云数据的电磁坐标系进行实时配准。
下面对于目标对象的支气管中心线模型进行说明。
应理解，本申请实施例对于如何生成目标对象的支气管中心线模型不做限制，在一些实施例中，终端设备可以获取目标对象的胸部CT图像，再从胸部CT图像中提取目标对象的支气管中心线。随后，根据支气管中心线，建立目标对象的支气管中心线模型。
其中，上述胸部CT图像中提取目标对象的支气管中心线，可以通过图像分割后再重建目标对象的支气管模型来实现。在一些实施例中，终端设备可以将胸部计算机断层扫描图像输入图像处理模型，并获取图像处理模型输出的支气管分割图像。随后，终端设备根据支气管分割图像，重建目标对象的支气管模型。最后，终端设备根据目标对象的支气管模型，提取目标对象的支气管中心线。
应理解，本申请实施例对于上述图像处理模型不做限制，其可以为任意类型的深度学习模型。示例性的，可以对历史胸部CT模型进行标注，从而形成该图像处理模型的训练集，使用该图像处理模型的训练集对图像处理模型进行训练。在完成训练后，将上述目标对象的胸部CT图像输入该图像处理模型，可以得到目标对象的支气管分割图像。
示例性的，本申请实施例提供的一种图像处理模型的网络结构(未示出)。该图像处理模型中的编码单元可以对输入的胸部CT图像进行下采样，以得到不同尺度包含不同感受野的图像特征。随后，编码单元将不同尺度包含不同感受野的图像特征到图像处理模型中的解码单元，防止由于模型过深而导致的特征消失。解码单元可以对得到的图像特征进行上采用，得到与支气管关联的图像特征。
示例性的，图8为本申请实施例提供的一种支气管中心线的提取示意图。如图8所示，在获取到支气管分割图像后，可以通过多个不同位置的支气管分割图像对支气管模型进行三维模型重建。在三维模型重建后，采用3D骨架提取算法(itk.BinaryThinningImageFilter3D)，提取支气管模型中的支气管中心线。
在一些实施例中，在提取支气管中心线时，终端设备上还可以显示重建的支气管模型和/或提取到的支气管中心线。
S203、根据支气管镜的当前映射位置，调整支气管镜的方向和弯曲程度。
在本步骤中，当终端设备在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置后，可以根据支气管镜的当前映射位置和支气管镜的姿态数据，调整支气管镜的方向和弯曲程度。
应理解，本申请实施例对于如何调整支气管镜的方向和弯曲程度不做限制，在一些实施例中，终端设备可以先确定支气管镜的当前映射位置对应的目标支气管中心线的方向，随后，终端设备根据点云数据，确定支气管镜的移动方向。最后，终端设备根据支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向，调整支气管镜的方位和弯曲程度。
在一些实施例中，终端设备可以先根据点云数据，确定支气管镜的导管的中心曲线。随后，在确定支气管镜的导管的中心曲线在支气管镜的导管的头部心线点的目标切线。最后，终端设备将目标切线的方向确定为支气管镜的移动方向。
示例性的，继续参考图4，支气管镜的导管头部和导管尾部均可以设置两个电磁贴片，上述点云数据即可以为电磁贴片1、电磁贴片2、电磁贴片3和电磁贴片4在电磁坐标系下的坐标。由于支气管镜的导管前端和后端处于同一平面，因此，线段L12和线段L34的垂线为相交于这个平面上的点。相应的，以该点为圆心，支气管镜的导管的头部心线点A和支气管镜的导管的尾部中线点B之间的弧线为支气管镜的导管的中心曲线。随后，可以确定支气管镜的导管的中心曲线在支气管镜的导管的头部心线点的目标切线I，以及，支气管镜的导管的中心曲线在支气管镜的导管的尾部中线点的切线J。此时，可以将目标切线I的方向确定为支气管镜的移动方向，尾部中线点的切线J为导管尾部方向向量。
在一些实施例中，终端设备可以确定支气管镜的第一平面，该第一平面为支气管镜的导管的头部平面。随后，将第一平面与目标支气管中心线之间的切线方向，确定为目标支气管中心线的方向。
示例性的，图9为本申请实施例提供的一种支气管镜和支气管中心线的位置关系图。如图9所示，支气管镜的导管的头部平面为第一平面，支气管镜的导管的尾部平面为第二平面。以支气管镜的导管的尾端方向向量J为z轴，以尾端平面上两个电磁贴片的连线为x轴，以第二平面上两个电磁贴片的连线经过尾部中线点的垂线为y轴，建立空间直角坐标系xyz。在该空间直角坐标系xyz中，第一平面与目标支气管中心线的交点的切线方向为中心线方向P，即目标支气管中心线的方向。
若如图10所示的空间直角坐标系xyz中，支气管镜的移动方向I与目标支气管中心线的方向P，不在一个平面上且方向也不一致时，继续控制支气管镜移动会导致管镜越发偏离规划路径，此时，需要对支气管镜进行调整。
应理解，本申请实施例对于如何调整支气管镜的方位和弯曲程度不做限制。在一些实施例中，终端设备可以根据支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向在第二平面上的角度差，调整支气管镜的方向。随后，根据支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向之间的夹角，调整支气管镜的弯曲程度。
在一些实施例中，若支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向在第二平面上的角度差大于第一阈值，终端设备则将角度差确定为支气管镜的待旋转角度。终端设备可以根据支气管镜的待旋转角度，调整支气管镜的方向。若支气管镜的移动方向和支气管镜当前的映射位置对应的中心线的方向在目标平面上的角度差小于等于第一阈值，则保持支气管镜的方向不变。
示例性的，图10为本申请实施例提供的一种支气管镜的待旋转角度的示意图。如图10所示，以尾端平面上两个电磁贴片的连线为x轴，以第二平面上两个电磁贴片的连线经过尾部中线点的垂线为y轴，建立直角坐标系xoy。在直角坐标系xoy中，支气管镜的移动方向I投影到第二平面xoy平面得到投影I1，I1与y轴的夹角为α0。目标支气管中心线的方向P投影到第二平面xoy平面得到投影P1，P1与y轴的夹角为α1。相应的，支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向在第二平面上的角度差Δα＝α0-α1。
此时，图11所示，若Δα小于等于第一阈值，则可以确定支气管镜的移动方向和目标支气管中心线偏移不大，则可以保持支气管镜的方向不变，继续进镜。若Δα大于第一阈值，则可以确定支气管镜的移动方向和目标支气管中心线偏移较大，则可以将角度差Δα确定为支气管镜的待旋转角度，从而调整支气管镜的方向。
需要说明的是，本申请实施例对于上述第一阈值不做限制，可以根据调控精度具体设置，例如可以设置为5°、10°等。
应理解，在根据待旋转角度调整支气管镜的方向时，可以根据Δα的正负来确定调整的方向。如果Δα＞0，则控制支气管镜朝靠近y轴方向旋转Δα角度；如果Δα＜0，则朝远离y轴方向旋转Δα角度。经过调整后的支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向在同一个平面上。
在一些实施例中，若支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向之间的夹角大于第二阈值，则将夹角确定为支气管镜的待弯曲角度。根据支气管镜的待弯曲角度，调整支气管镜的弯曲程度。若支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向之间的夹角小于等于第二阈值，则保持支气管镜的弯曲程度不变。
示例性的，图12为本申请实施例提供的一种支气管镜的待弯曲角度的示意图。如图12所示，以支气管镜的导管的尾端方向向量J为z轴，以目标支气管中心线的方向P为p轴，建立直角坐标系poz。经过待旋转角，调整支气管镜的方向后，支气管镜和目标支气管中心线的方向都在平面poz上。在已知旋转后的支气管镜的移动方向I2和P的情况下，可以确定旋转后的支气管镜的移动方向I2与z轴的夹角为θ0，目标支气管中心方向P与z轴的夹角为θ1。支气管镜的头部和原点o的连线与z轴之间的夹角为β0，目标支气管中心线前端与原点o的连线和z轴的夹角为β1。相应的，支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向之间的夹角Δβ＝β0-β1。
此时，如图13所示，若Δβ小于等于第二阈值，则可以确定支气管镜的弯曲程度和目标支气管中心线弯曲程度差别不大，则可以保持支气管镜的弯曲程度不变，继续进镜。若Δβ于第二阈值，则可以确定支气管镜的弯曲程度和目标支气管中心线弯曲程度差别较大，则可以将角度差Δβ确定为支气管镜的支气管镜的待弯曲角度，从而调整支气管镜的方向。
需要说明的是，本申请实施例对于上述第二阈值不做限制，可以根据调控精度具体设置，例如可以设置为5°、10°等。
应理解，在根据待弯曲角度调整支气管镜的弯曲程度时，可以根据Δβ的正负来确定调整的方向。如果Δβ＞0，则控制支气管镜朝远离z轴方向即加大弯曲程度；如果Δα＜0，则朝远离z轴减小弯曲程度。
示例性的，图14为本申请实施例提供的一种待弯曲角度的换算示意图。如图14所示，以支气管镜的导管的尾端方向向量J为z轴，以目标支气管中心线的方向P为p轴，建立直角坐标系poz。已知已知I是由O点到B点的圆弧，而OA和OB是圆弧上点O和点B的切线，由圆的两条切线的交点到切点的距离相等可知OA＝AB。由于OA＝AB可知，△AOB是等腰三角形，则∠AOB＝∠ABO＝β0。由于三角形外角等于与它不相邻的两内角和可知，θ0＝∠AOB＝∠ABO＝2β0，即β0＝θ0/2。因此， 此时，终端设备控制支气管镜弯曲Δβ，使得支气管镜的移动方向平行为目标支气管中心线的方向。
S204、根据支气管镜的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的支气管镜移动预设距离。
在本步骤中，当终端设备调整支气管镜的方向和弯曲程度后，可以根据支气管镜的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的支气管镜移动预设距离。
其中，上述支气管镜的路径规划数据，可以为支气管镜到达目标进镜位置的路径。上述目标进镜位置可以为需要进行穿刺的位置、待治疗位置、病灶位置等。
示例性的，如图15所示，为一种支气管镜的路径规划的示意图，该支气管镜的路径规划的示意图中显示了达到目标进镜位置所需要经过的支气管。
应理解，本申请实施例对于如何确定支气管镜的路径规划数据不做限制，在一些实施例中，终端设备可以根据医生输入的目标进镜位置，结合重建的支气管模型以及目标对象的胸部CT，自动规划生成支气管镜的路径规划数据。在另一些实施例中，支气管镜的路径规划数据可以由医生手动输入。
应理解，上述路径规划数据用于在支气管镜进入分叉路口时，指示支气管镜应该进入的分叉路口。
应理解，本申请实施例对于上述预设距离不做限制，例如1毫米、2毫米、5毫米等。
在本申请中，支气管镜移动过程中获得的标注支气管镜的实时位姿的点云数据，来并计算支气管镜位置与目标支气管中心线的关系，从而调整支气管镜的方向和弯曲程度，从而保证了导管的移动控制的精准程度。
本申请实施例提供的导管的移动控制方法，首先获取支气管镜采集的点云数据，点云数据用于表征支气管镜在目标对象的支气管中的位态。其次，根据点云数据，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置。再次，根据支气管镜的当前映射位置，调整支气管镜的方向和弯曲程度。最后，根据支气管镜的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的支气管镜移动预设距离。由于在支气管镜的每次移动前都会根据点云数据，调整支气管镜的方向和弯曲程度，从而精准地实现了支气管镜的自动移动控制，无需人工手动干预，提高了支气管镜的进镜效率。
下面对于支气管镜的完整进镜过程进行说明。图16为本申请实施例提供的一种支气管镜的自动进镜方法的流程示意图。如图16所示，该支气管镜的自动进镜方法，包括：
S301、获取支气管镜的路径规划数据，路径规划数据中包括支气管镜的目标进镜位置。
S302、获取支气管镜采集的点云数据，点云数据用于表征支气管镜在目标对象的支气管中的位态。
S303、根据点云数据，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置。
S304、根据支气管镜的当前映射位置，调整支气管镜的方向和弯曲程度。
S305、根据支气管镜的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的支气管镜移动预设距离。
S306、确定支气管镜是否达到目标进镜位置。
若是，则执行S307，若否，则执行S302。
S307、结束支气管镜的进镜。
本申请实施例中，在自动进镜过程中每一次控制支气管镜移动前，均采用实时点云数据可以进行实时的配准，调整支气管镜的方向和弯曲程度，从而避免由于术前配准结果不佳导致管镜偏离规划路径。同时，由终端设备自动控制支气管镜完成进镜，可以在没有医生控制的情况下实现支气管镜的移动，降低手术难度。
下面对于调整支气管镜的方向和弯曲程度的过程进行说明。图17为本申请实施例提供的另一种导管的移动控制的流程示意图。如图17所示，该导管的移动控制，包括：
S401、控制支气管镜移动预设距离。
S402、确定支气管镜是否到达目标进镜位置。
若是，则执行S411，若否，则执行S403。
S403、获取支气管镜采集的点云数据。
S404、根据点云数据，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置。
S405、根据支气管镜的当前映射位置，确定支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向在第二平面上的角度差。
S406、确定角度差是否大于第一阈值。
若是，则执行S407，若否，则执行S408。
S407、调整支气管镜的方向
S408、根据支气管镜的当前映射位置，确定支气管镜的移动方向和目标支气管中心线的方向之间的夹角。
S409、确定夹角差是否大于第二阈值。
若是，则执行S410，若否，则执行S401。
S410、调整支气管镜的弯曲程度。
在S410之后，执行S401。
S411、结束支气管镜的进镜。
本申请实施例提供的导管的移动控制方法，首先获取支气管镜采集的点云数据，点云数据用于表征支气管镜在目标对象的支气管中的位态。其次，根据点云数据，在目标对象的支气管中心线模型中确定支气管镜的当前映射位置。再次，根据支气管镜的当前映射位置，调整支气管镜的方向和弯曲程度。最后，根据支气管镜的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的支气管镜移动预设距离。由于在支气管镜的每次移动前都会根据点云数据，调整支气管镜的方向和弯曲程度，从而精准地实现了支气管镜的自动移动控制，无需人工手动干预，提高了支气管镜的进镜效率。
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的导管的移动控制方法的导管的移动控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个导管的移动控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于导管的移动控制方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图18所示，提供了一种导管的移动控制装置500，包括：第一获取模块501、确定模块502和控制模块503，其中：
第一获取模块501，用于获取导管采集的点云数据，点云数据用于表征导管在目标对象的中的位态；
确定模块502，用于根据点云数据，在目标对象的中心线模型中确定导管的当前映射位置；
控制模块503，用于根据导管的当前映射位置，调整导管的方向和弯曲程度；根据导管的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的导管移动预设距离。
在其中一个实施例中，控制模块503，包括：
中心线方向确定单元，用于确定导管的当前映射位置对应的目标中心线的方向；
移动方向确定单元，用于根据点云数据，确定导管的移动方向；
调整单元，用于根据导管的移动方向和目标中心线的方向，调整导管的方位和弯曲程度。
在其中一个实施例中，中心线方向确定单元，具体用于确定导管的第一平面，第一平面为导管的头部平面；将第一平面与目标中心线之间的切线方向，确定为目标中心线的方向。
在其中一个实施例中，移动方向确定单元，具体用于根据点云数据，确定导管的中心曲线；确定导管的中心曲线在导管的头部心线点的目标切线；将目标切线的方向确定为导管的移动方向。
在其中一个实施例中，调整单元，具体用于根据导管的移动方向和目标中心线的方向在第二平面上的角度差，调整导管的方向，第二平面为导管的尾部平面；根据导管的移动方向和目标中心线的方向之间的夹角，调整导管的弯曲程度。
在其中一个实施例中，调整单元，具体用于若导管的移动方向和目标中心线的方向在第二平面上的角度差大于第一阈值，则将角度差确定为导管的待旋转角度；根据导管的待旋转角度，调整导管的方向。
在其中一个实施例中，调整单元，具体用于若导管的移动方向和导管当前的映射位置对应的中心线的方向在目标平面上的角度差小于等于第一阈值，则保持导管的方向不变。
在其中一个实施例中，调整单元，具体用于若导管的移动方向和目标中心线的方向之间的夹角大于第二阈值，则将夹角确定为导管的待弯曲角度；根据导管的待弯曲角度，调整导管的弯曲程度；若导管的移动方向和目标中心线的方向之间的夹角小于等于第二阈值，则保持导管的弯曲程度不变。
上述导管的移动控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
导管的移动控制在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图19所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现上述导管的移动控制方法，或者，上述支气管镜的自动进镜方法。
该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图19中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述导管的移动控制方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述导管导管的移动控制方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述导管导管的移动控制方法。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种导管的移动控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取导管采集的点云数据，所述点云数据用于表征所述导管在目标对象的中的位态；
确定模块，用于根据所述点云数据，在所述目标对象的中心线模型中确定所述导管的当前映射位置；
控制模块，用于根据所述导管的当前映射位置，调整所述导管的方向和弯曲程度；根据所述导管的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的导管移动预设距离。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块，包括：
中心线方向确定单元，用于确定所述导管的当前映射位置对应的目标中心线的方向；
移动方向确定单元，用于根据所述点云数据，确定所述导管的移动方向；
调整单元，用于根据所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向，调整所述导管的方位和弯曲程度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中心线方向确定单元，具体用于确定所述导管的第一平面，所述第一平面为所述导管的头部平面；将所述第一平面与所述目标中心线之间的切线方向，确定为所述目标中心线的方向。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述移动方向确定单元，具体用于根据所述点云数据，确定所述导管的中心曲线；确定所述导管的中心曲线在所述导管的头部心线点的目标切线；将所述目标切线的方向确定为所述导管的移动方向。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于根据所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向在第二平面上的角度差，调整所述导管的方向，所述第二平面为所述导管的尾部平面；根据所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向之间的夹角，调整所述导管的弯曲程度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于若所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向在第二平面上的角度差大于第一阈值，则将所述角度差确定为所述导管的待旋转角度；根据导管的待旋转角度，调整所述导管的方向。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于若所述导管的移动方向和所述导管当前的映射位置对应的中心线的方向在目标平面上的角度差小于等于第一阈值，则保持所述导管的方向不变。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于若所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向之间的夹角大于第二阈值，则将所述夹角确定为所述导管的待弯曲角度；根据导管的待弯曲角度，调整所述导管的弯曲程度；若所述导管的移动方向和所述目标中心线的方向之间的夹角小于等于第二阈值，则保持所述导管的弯曲程度不变。
9.一种导管的移动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取导管采集的点云数据，所述点云数据用于表征所述导管在目标对象的中的位态；
根据所述点云数据，在所述目标对象的中心线模型中确定所述导管的当前映射位置；
根据所述导管的当前映射位置，调整所述导管的方向和弯曲程度；
根据所述导管的路径规划数据，控制调整方向和弯曲程度后的导管移动预设距离。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述的方法的步骤。
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