心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法
【專利摘要】一種心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法，包括以下控制策略：根據(jù)導(dǎo)管(1)當(dāng)前姿態(tài)和下一目標(biāo)姿態(tài)之間的角差值，找到一條適合導(dǎo)管(1)改變姿態(tài)遵循的軌跡，使得導(dǎo)管(1)在姿態(tài)變換過程中始終處于姿態(tài)可控狀態(tài)。在二維平面內(nèi)，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管(1)端部的當(dāng)前姿態(tài)根據(jù)手術(shù)需要，確定導(dǎo)管(1)的下一位置姿態(tài)及跟隨步長從而確定導(dǎo)管(1)從當(dāng)前姿態(tài)到下一位置姿態(tài)之間任意時刻姿態(tài)在三維球面坐標(biāo)空間內(nèi)，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管(1)端部的當(dāng)前姿態(tài)根據(jù)手術(shù)需要，確定導(dǎo)管(1)的下一位置姿態(tài)及跟隨步長和Δθ；便可以確定當(dāng)前姿態(tài)和下一位置姿態(tài)之間任意時刻導(dǎo)管的姿態(tài)
【專利說明】心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械的控制方法，特別涉及一種用于心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]心臟介入手術(shù)因效果好、創(chuàng)傷小、康復(fù)快，目前在臨床上已得到了廣泛應(yīng)用。目前能實施心臟介入手術(shù)的醫(yī)院多采用手動式插管技術(shù)。其工作原理是醫(yī)生站在病人身邊在X光機(jī)成像的引導(dǎo)下手工操作導(dǎo)管實現(xiàn)的，在插管的過程中是通過回拉導(dǎo)絲使導(dǎo)管的頭端實現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)向或彎曲而進(jìn)入目標(biāo)。采用手動插管式心臟介入手術(shù)可以診治大部分心血管疾病，但是對于一些復(fù)雜病例，手動插管式心臟介入手術(shù)就難以解決。例如，在插管的過程中碰到一些形狀復(fù)雜的血管，導(dǎo)管就很難到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。此外，由于心臟的搏動加之心臟內(nèi)腔表面光滑，導(dǎo)管端部定位也會非常困難。由于介入醫(yī)生位于導(dǎo)管床旁間斷或者連續(xù)地在X線照射下工作，雖然有防輻射衣服，身體也難免受到小劑量X射線的損傷，加之防輻射服非常笨重，會使介入醫(yī)生在手術(shù)過程中十分不適。
[0003]介入式心臟磁導(dǎo)航系統(tǒng)克服了手動式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的弊端，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。通過手柄實現(xiàn)導(dǎo)管的方向控制，使介入醫(yī)生能在無X射線輻射條件下完成大部分心血管介入手術(shù)。其核心部件是布置在病人外圍的可產(chǎn)生導(dǎo)航磁場的永磁鐵或者電磁鐵。導(dǎo)管端部內(nèi)裝有永磁鐵塊，介入醫(yī)生通過改變病人心臟部位磁場的方向就可以調(diào)整導(dǎo)管端部的方向，通過推/拉導(dǎo)管，控制導(dǎo)管在心血管內(nèi)位置。有源式心臟磁導(dǎo)航的磁場方向改變是通過改變電磁鐵中電流來實現(xiàn)的，在導(dǎo)管換向的過程中導(dǎo)管的當(dāng)前姿態(tài)和目標(biāo)姿態(tài)是已知的，但是導(dǎo)管中間姿態(tài)是未知的，且姿態(tài)轉(zhuǎn)化速度是不可控的，這在心臟介入式手術(shù)中是必須要避免的，否則導(dǎo)管姿態(tài)無序變換引起的導(dǎo)管顫動會降低導(dǎo)航定位精度，甚至可能會造成心臟損傷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服有源式心臟磁導(dǎo)航在磁場換向過程中產(chǎn)生的導(dǎo)管顫動，提出一種用于有源式心臟磁導(dǎo)航的能嚴(yán)格控制導(dǎo)管姿態(tài)的控制方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:根據(jù)導(dǎo)管當(dāng)前姿態(tài)和下一目標(biāo)姿態(tài)之間的角差值，找到一條適合導(dǎo)管改變姿態(tài)遵循的軌跡，使得導(dǎo)管在姿態(tài)變換過程中始終處于可控狀態(tài)。所述的控制方法包括二維平面導(dǎo)航控制方法和三維球面坐標(biāo)空間內(nèi)立體導(dǎo)航控制方法。
[0006]具體步驟如下:
[0007]一、二維平面導(dǎo)航控制方法
[0008](I)在二維平面坐標(biāo)系內(nèi)，定義導(dǎo)管端部的軟管中心位置為原點0，導(dǎo)管端部方向與X軸的夾角f沿順時針方向增大，與X軸方向平行方向的磁場方向角度為零度，方位角f的取值范圍為[0,2 31)；
[0009](2)通過輸送裝置將導(dǎo)管送入到導(dǎo)航區(qū)域內(nèi)，即心臟內(nèi)部，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管端部的當(dāng)前姿態(tài)
[0010](3)根據(jù)手術(shù)需要，確定導(dǎo)管的下一位置姿態(tài)f2及方位角跟隨步長Δφ;
[0011](4)計算所述的下一位置姿態(tài)f2和當(dāng)前姿態(tài)物的角度差，根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管位置姿態(tài)在W和Φ2之間的各個時刻姿態(tài)Φ^，從而確定導(dǎo)管從物變換到f2之間的軌跡為ft W，ft (2)?…，Φι Ca)?...? f2，便可以通過控制電磁鐵的磁場方向軌跡為恥 O' =fl> ?Pt 小，ft …，ft π-…，Ψ2?
[0012]二、三維立體導(dǎo)航控制方法
[0013](I)在球坐標(biāo)系內(nèi)，定義導(dǎo)管端部的軟管中心位置為原點0，導(dǎo)管端部方向與X軸的夾角Φ沿順時針方向增大，與X軸方向同向的磁場方向角度為零度，方位角f的取值范圍為(0，2 31)，定義磁場方向與Z軸的夾角為0，與Z軸方向同向的磁場方向角度為零度，天頂角Θ的取值范圍為[O, 31];
[0014](2)將導(dǎo)管送入到導(dǎo)航區(qū)域內(nèi)，即心臟內(nèi)部，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管端部的當(dāng)前姿態(tài)(φι，θι);
[0015](3)根據(jù)手術(shù)需要，確定導(dǎo)管的下一位置姿態(tài)(φ2，02)及方位角跟隨步長Δφ和天頂角跟隨步長Λ Θ ；
[0016](4)計算所述的下一位置姿態(tài)(φ2，θ2)和當(dāng)前姿態(tài)(φ:，_)的角度差，根據(jù)角度差的范圍，選擇合適的角度步長，從而確定導(dǎo)管位置姿態(tài)在(fi，S1)和(φ2，θ2)之間的各個時刻姿態(tài)(φ^，丄從而確定導(dǎo)管從(φ!，％)變換到(φ2? θ2)之間的軌跡為Cft
? O' ? θ|_.() ? ) = ( φ j ； ΘI ) ? ( φι..1., θ[: I , ) ’ ( φι.2 > ? θ'—.- 2.) ，...f ( ψι ! π '， tti ■ m 1 ) ,.*.,
(ψ2> 02)，便可以通過控制電磁鐵的磁場方向軌跡為(Φ? CO)，θι (O) ) = (<Pl，θι)， (ft CU ?.1.) f ( φι O 1，Bt' 2.〉,." , ( φι ‘ιν，θι < m; ) j..,， C φι，02 ) α
[0017]本發(fā)明的有益效果是:通過控制導(dǎo)管從當(dāng)前姿態(tài)到下一位置姿態(tài)之間若干時刻的姿態(tài)，使得導(dǎo)管在換向過程中保持狀態(tài)可控，降低由于導(dǎo)管姿態(tài)無序變換所造成的醫(yī)療損傷，也提高了導(dǎo)管的導(dǎo)航定位精度，進(jìn)而也提高了心臟介入手術(shù)的成功率。本發(fā)明適用于二維平面導(dǎo)航控制方法和三維立體導(dǎo)航。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為導(dǎo)管在導(dǎo)航區(qū)域3內(nèi)；
[0019]圖2為二維平面導(dǎo)航示意圖；
[0020]圖3為三維立體導(dǎo)航示意圖。

【具體實施方式】
[0021 ] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0022]如圖1所示，導(dǎo)管I的前端內(nèi)裝有三個永磁環(huán)2，永磁環(huán)2磁矩的方向與永磁環(huán)2中心軸平行，且指向?qū)Ч躀端部。導(dǎo)管I的端部裝配有軟管4，軟管4方便導(dǎo)管I端部轉(zhuǎn)向。永磁環(huán)2的在導(dǎo)航區(qū)域3內(nèi)受到均勻磁場施加的扭矩，使得永磁環(huán)2的磁矩與均勻磁場平行，從而使得永磁環(huán)2與外磁場平行。永磁環(huán)2受到的扭矩為Tm = M.Β-Affl-Lffl *sin(0 )，其中:M為永磁環(huán)2的磁矩幅值，B為永磁環(huán)2所在位置的磁場強(qiáng)度幅值，Am為永磁環(huán)2的截面積，Lm為永磁環(huán)2的軸向長度，Θ為永磁環(huán)2的磁矩矢量M跟永磁環(huán)2所在位置的磁場強(qiáng)度B之間的夾角。這樣通過調(diào)整導(dǎo)航區(qū)域3內(nèi)均勻磁場的方向就可以控制導(dǎo)管I的端部方向。
[0023]所述的永磁環(huán)2材料為釹鐵硼。
[0024]根據(jù)導(dǎo)管I當(dāng)前姿態(tài)和下一目標(biāo)姿態(tài)之間的角差值，找到一條適合導(dǎo)管I改變姿態(tài)遵循的軌跡，使得導(dǎo)管I在姿態(tài)變換過程中始終處于可控狀態(tài)。
[0025]一種用于有源式心臟磁導(dǎo)航的導(dǎo)管I姿態(tài)控制方法，包括適用于二維平面導(dǎo)航控制方法和三維立體導(dǎo)航控制方法，分別包括以下步驟:
[0026]一、二維平面導(dǎo)航控制方法
[0027](I)如圖2所示，在二維平面坐標(biāo)系內(nèi)，定義軟管4的中心位置為原點，導(dǎo)管I端部方向與X軸的夾角f沿順時針方向增大，與X軸方向平行方向的磁場方向角度為零度，方位角f的取值范圍為[0，2π);
[0028](2)通過輸送裝置將導(dǎo)管I送入到導(dǎo)航區(qū)域3內(nèi)，即心臟內(nèi)部，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管I端部的當(dāng)前姿態(tài)fi;
[0029](3)根據(jù)手術(shù)需要，確定導(dǎo)管I的下一位置姿態(tài)物及方位角跟隨步長Afl
[0030](4)計算所述的下一位置姿態(tài)f2和當(dāng)前姿態(tài)_的角度差，根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管I位置姿態(tài)在和f2之間的各個時刻姿態(tài)從而確定導(dǎo)管I從啊變換到奶之間的軌跡為％ + φ^ι:..fi'2......n-…’ f2，便可以通過控制電磁鐵的磁場方向軌跡為 ψ? 10 ■ =φ?，φι.1 φ!.2.，(Pm，…,φ2°
[0031]所述的根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管I位置姿態(tài)的方法具體如下:
[0032](一)如果丨f1-f2I ￡Δφ，其中Δ爭為方位角跟隨步長,則％ (}.=φι, φι ? =φ2-
[0033]( 二 )如果Δφ< I φι-φ2 I < π,
,m ^ ,?φ<η) + Δφ,ifftms <φ2
[0034](I)如果牝>φ!，則(Pt ,(?.=φ丨，φ.+ι> =\







*


?φ,{η)-Δφ,Iffiw >φ2
[0035](2)如果 φ2〈φι，則φ_)=1


[φ, ,it φι(ι1) <φ2 ^
[0036](三)如果κ< I frf2 I <2λ?


φ_+2π ,if φ,(η) < O
[0037](I)如果 φ2>φι，則 φι(0,=φι_, 9--.丨,=Φ_ -八9 ^ ?,(--< iP2
If2.1


φ_-2π ,if φ,η? > 2π
[0038](2)如果牝<φ 丨，則奶.0，丨，(Ρ_ 卜 Δφ ,if O < φ((η( < φ2


φ2
、ο
[0039]二、三維立體導(dǎo)航控制方法
[0040](I)如圖3所示，在球坐標(biāo)系內(nèi)，定義導(dǎo)管I端部的軟管4中心位置為原點0，導(dǎo)管I端部方向與X軸的夾角Φ沿順時針方向增大，與X軸方向同向的磁場方向角度為零度，方位角tP的取值范圍為[O, 2 π )，定義磁場方向與Z軸的夾角為Θ ,與Z軸方向同向的磁場方向角度為零度，天頂角0的取值范圍為[O, π];
[0041](2)將導(dǎo)管I送入到導(dǎo)航區(qū)域3內(nèi)，即心臟內(nèi)部，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管I端部的當(dāng)前姿態(tài)(fi，θ,)；
[0042](3)根據(jù)手術(shù)需要，確定導(dǎo)管I的下一位置姿態(tài)(f2，02)及方位角跟隨步長Δφ和天頂角跟隨步長Λ Θ ；
[0043](4)計算所述的下一位置姿態(tài)(φ2，θ2)和當(dāng)前姿態(tài)(φι，θι)的角度差,根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管I位置姿態(tài)在(fl* θι)和Cf2, 02)之間的各個時刻姿態(tài)(φ?.、ν，θι ην>.從而確定導(dǎo)管I從(fl, θι)變換到(φ2，θ2)之間的軌跡為((J)t ? Θ, ,0.> = (fl，θ?),(cpi.j) j 0r ■.11 ) , (' 21，θι ".2 >〉，...， C ? ii j ? θ| ⑴ ? ) , ■.， C ， Θ2 )，
便可以通過控制電磁鐵的磁場方向軌跡為
Cft cos > 0t<o) ) = (fi* θι) ? Ccpt (?) j θι ,,ο ) , (φ“2)，θ“2))，…，
(ftfn?.θι tin) ) * …，(tp2，%) ο
[0044]所述的根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管I位置姿態(tài)在(φ^ Θ!)和(φ2，θ2)之間的各個時刻姿態(tài)(ft <11、，θι..、)的具體方法如下:
[0045](一 )如果I φι-φ2 I <Δφ, Θ廠Θ 21彡Λ Θ ,其中，Δφ為方位角跟隨步長，Δ θ為天頂角跟隨步長；
[0046]WlJ(Cptco), θι C0) ) = (φ-- θι) * (φ"1>，Θ|<Γ? ) = Cf2? ife)；
[0047]( 二 )如果Δφ< I φι-φ2 I <π, | θ「θ 2| 彡 Λ θ，則 θ t(0) = θ 1； θ t⑴=θ 2，
[0048]( I ) 如果則 (φ_’ )= (φι, §ι>?

j(tptw + Acpse2)，ifcplw<(p2
?Ψ?η— I , Α、；f #f% ^ ^....[(φ,,θ,) ,ι?ψι(η)>ψ2 _
[0049]( 2 ) 如果貝Ij(φ^ο., θ?(0))= (fi* §!>*(φι( Π)— <
[(φ2,θ:)Ψ?(η)^Ψ?




O
[0050](三)如果E<I φι, I <2η, I θ「θ 21 彡 Λ θ，
[0051](I)如果 φ2>φι* 則(fw θι.?).) = (φι’ θι),
[0052]


(Ψχη) +2κ,Θ2) ,if φ[(η) < O
(Φ_ ? I >，^1<ηι 1,) = 1 (Φ,,η) — Afs?2) ,if 0<φ_ <φ2.(φ,,β,)，if.#
[0053](2)如果φ2〈<Ρι,貝丨J(tPt., 0ι.)=(物，⑩?),
[0054]


~(φ_-2π，θ2) ，if cp ^ 2 7Χ
(Φ?η -"為加."叫(φ_+Δφ，θ:} Jf 0<φ,(η1<φ,

(φ,,θ,)sif V:<(pl(lt!
[0055](四)如果丨CpHp2 ? <Δφ, Δ θ < θ「θ 2| ( π，
[0056]( I )如果 Q2Sei, 貝Ij (φι.ο,，θι.ο> )= Cfi* ΘΓ),
, Α.|(Φ2^+ 靖,if θ_, < θ2
(qW1;，軟η.1(φ2為) 方 Θ_2Θ2.?
[0057]( 2 )如果則 (((Voi’U= (φ〖，θι),f Ι(Φ2，θ_,-Δ_，--'θ_>θ2
<IWlP —,.1(φ'，θ，) Jf0t(m)<02
、-一'O
[0058](五)如果Δφ<I φ,-φ2 I <π, Δ θ < θ「θ 2 ( Ji ,
[0059](I)如果φ2>φι? θ 2 > O1，則則(φΗ," O1,0,) = Cfi, ij) ?
[0060]


(%m + Δ<Ρ* θ_ + Δθ>, if Φ_ < φ2，et_ < θ,
y Λ X _+ Αφ’ θι )iif Φ_ < 中2，?l(m) —
φφ—1,5 !ι)= (φ2,θ_ + Δ_ ’--'φ_》φ:’θ_ <θ2

(φ2β2)!?Γφι{η!>φ2,θι(ιη)>θ, ^







*
[0061](2)如果 φ2>φι, θ 2< θ 則(9t α?)，O1.ο ? ) = (φι，θι)，
[0062]


(%,υ + 師，θ_ — A&), if φ_ < φ2,θ_ > θ2
(、= ](Φ_+Δφ,θ2) Jffw <f2,0l(in) ^e2
I'1” ,(m,U — (φ2，θ細(xì)—Δθ)’if φ_ > φ2,θ_ > θ2

_(φ2,θ2)^lPmi^lhAm^Q2 t







*
[0063](3)如果 φ2<φι，θ 2 > θ 1；則則(《Pt <ο? , θ{ (0, ) = (φι，%)，
[0064]
— Δφ,β_ + Δθ),?'φΜιι) > φ:,θ_ < Q2
1?響 _?卜(φ2，θι(_ +靖 ，if φ_ 4為m, < θ2
_(φζ,θ2)
*
[0065](4)如果θ 2〈 θ π 則(<Pt ,.m，.,.φ ) = (φι，θι)，
[0066]


? Cf.? - Δ(Ρ> β_ - Δθ >，j f φ_ > φ2, θι?111 > θ:


(φ_—Δφ，θ2) ,--'φ_>φ2,θ_ <θ2
ImH } ^ J
w 丨,，ifU(p2’0_,>0:
(φ,,θ,)，?Γ<Ρ?,η^Φ?θ_<θ2
I " ，O
[0067](六)如果》<I f1-fa I <2π，Δ θ〈 I θ「θ 21 ( π ,
[0068](I)如果￠2)-1, θ 2> θ 則(spt , Qt φ) ) = (ψι, θι) ?
[0069]

^ftw + 2π，θ_ + Δθ)# if φ_ < (),θ_ < θ2
(f_ — ΔΨ>θ_ + Δθ),if 0<φ1(η) <φ,,θ_ <θ2.、= (ψ2，+ Δθ),if φ_ < φ2，e_ < Q2
Wl{niIP ?{ιη.I)) / , ? a \if gn.^AA *> A

(9i(n) +2π，θ2)“會 tPllnj〈 — ?2
(φ?(?1)-Δφ,θ2)，if 0< φ1(η| < φ2,θ1|?Β? > θ2

(φ Q )Φ1()1| ? Φ2>?ι(ιιι) ? ?2
[0070](2)如果φ2>φι，θ 2〈 θ 丨，貝丨J((pt <(h ? 0t,o> ) = (φι，?丨)，
[0071]

?(Ψ_) + 2π* θ_ — Δθ) , if φΒηι < O, θ?ηι1 > θ2

(φ,_ — Δφ,θ_ — Δθ) ,if 0< φ_ < φ2,θ_ > θ,.、= j ，θ_ — Δθ),if -?W ^ Φ2 ’ θ_ > θ2
?W紙⑴歲(y,if Φ_<0，θ_<θ2
(φ_ — Δφ，θ2)，if<%’Owmi ^Q2
[(φ, ,0,)cPt(B) ^ tPl ?^ θ:
%
[0072](3)如果φ2<φρ θ 2> θ i，貝IjGpl ,(ι> ? it,ο? ) = Cfi, %),
[0073]CN 104127243 A i^sdt7/7 矧
Fs I wamf + Δ3?φ§)Iv2π>=: Λ032
{φ! + ΔΦΦ,Ι + Δβ) Jf ΟΙΛBi Λ,fbi Λ Φω
J i,f>i,+As,if-ΘΙΛfbf Λ,?
f Γ.f t— ,-ι> k ζβ?β
f ? f-r.(φι —κθ匕 k ?1v2ntp(φ! +Δφ,ρ} -R OACPl Λ s%iIACD2

{?,ρ)t-f『^!Λ^η?Φι?πι?Α,ρ

l.0
【權(quán)利要求】
1.一種心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法，其特征在于，所述的控制方法為:根據(jù)導(dǎo)管(I)當(dāng)前姿態(tài)和下一目標(biāo)姿態(tài)之間的角差值，找到一條適合導(dǎo)管(I)改變姿態(tài)遵循的軌跡，使得導(dǎo)管(I)在姿態(tài)變換過程中始終處于姿態(tài)可控狀態(tài)；所述的控制方法包括二維平面導(dǎo)航控制方法和三維球面坐標(biāo)空間內(nèi)立體導(dǎo)航控制方法。
2.按照權(quán)利要求1所述的心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法，其特征在于所述的二維平面導(dǎo)航控制方法，包括以下步驟: (1)定義軟管(4)的中心位置為原點，導(dǎo)管(I)端部方向與X軸的夾角f沿順時針方向增大，與X軸方向平行方向的磁場方向角度為零度，tP的取值范圍為[O，2 Ir)； (2)通過輸送裝置將導(dǎo)管(I)送入到導(dǎo)航區(qū)域(3)內(nèi)，即心臟內(nèi)部，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管(I)端部的當(dāng)前姿態(tài)ΦΠ (3)根據(jù)需要，確定導(dǎo)管(I)的下一位置姿態(tài)Φ2及跟隨步長Δφ; (4)計算所述的下一位置姿杏f和當(dāng)前姿態(tài)物的角度差，根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管(I)位置姿態(tài)在f I和犯之間的各個時刻姿態(tài)奶W，從而確定導(dǎo)管(I)從啊變換到牝之間的軌跡為tPH1 =(Ρ?，Φι I ft..2”…，ft..!”，…，Φ2，便可以通過控制電磁鐵的磁場方向軌為 ‘ U —φ?，φ? ■卜，ψ? - …Φ? ΣΙ '，..., φ2°
3.按照權(quán)利要求2所述的心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法，其特征在于所述的根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管(I)位置姿態(tài)的方法如下: (一)如果丨 fi,2 I ΙΔφ,其中Δφ為方位角跟隨步長，則(J)t
(二 )如果 Δφ< I φι-φ2 I <π, (1)如果奶>φι，則,?Γφι(η)>φ2 ,






*——fcp_—Δφ，?Γφ_>φ2
(2)如果φ2<φι，則Φ?.ο.=φ丨，

ItP2 ,u(pws(p2.*
(三)如果π< ! φ,-φ2 I <2π,


f t(n) + 2π ,if φ,(η) < O (1)如果，則恥咖==.<ρ?—η-丨廣 Φ?η!—Δφ 把φ_<φ2

[φ,,if φ,{η)<φ2.?

|φ_-2π ,if φ_,>2π
(2)如果φ2<φι，貝丨Jtpl ? =fi，= I φ,(η,+Δφ ?if 0< φ({11) < φ2

卜P2,if Cp2 ^ Φι(η?
4.按照權(quán)利要求1所述的心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法，其特征在于所述的三維球面坐標(biāo)空間內(nèi)的立體導(dǎo)航控制方法包括以下步驟: (I)定義導(dǎo)管⑴端部的軟管⑷中心位置為原點O，導(dǎo)管⑴端部方向與X軸的夾角tP沿順時針方向增大，與X軸方向同向的磁場方向角度為零度，Φ的取值范圍為[0，2π)，定義磁場方向與Z軸的夾角為Θ,與Z軸方向同向的磁場方向角度為零度，Θ的取值范圍為[O, 31 ]； (2)將導(dǎo)管(I)送入到導(dǎo)航區(qū)域3內(nèi)，即心臟內(nèi)部，通過三維心臟標(biāo)測系統(tǒng)測量導(dǎo)管(I)端部的當(dāng)前姿態(tài)(φ!，θι>； (3)根據(jù)手術(shù)需要，確定導(dǎo)管(I)的下一位置姿態(tài)θ2)及跟隨步長Δφ和ΛΘ ； (4)計算下一位置姿態(tài)(φ2，θ2)和當(dāng)前姿態(tài)(φι，S1)的角度差，根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管(I)位置姿態(tài)在(Cpl, 0,)和(中2，θ2)之間的各個時刻姿態(tài)(φιιη>，U，從而確定導(dǎo)管⑴從(fi，θι)變換到(φ2，02)之間的軌跡為(φι.ο>，θ-,.ο.> = (φ!，θι),(ψι (I) ? ?t < I) ) ? ( tPt '2., Bt (2) ) ? …，C φ? ' η1 ? 0t ^.…，(￠2,.便可以通過控制電磁鐵的磁場方向軌跡為(ψι ■ O'，.0 j ) ( Cp I，θ I ) ， C Cpi ι ( i j ! I I ) t C Cpt , 2 , ， 0ι ' 2 -1 ) , * *.^(φ;..η ■ , θ| ηι.) ，.- ■, (φ2， θτ )。
5.按照權(quán)利要求4所述的心臟介入式磁導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)管防顫控制方法，其特征在于所述的根據(jù)角度差的范圍，確定導(dǎo)管(I)位置姿態(tài)在(φι，θι)和(φ2，θ2)之間的各個時刻姿態(tài)(φι.,:.，ft.m..)的具體方法如下: (一)如果I ΦΙ-Φ2 I <Δφ, I θ「θ2|彡Λ Θ，其中，Δφ為方位角跟隨步長，Δ Θ為天頂角跟隨步長；
貝lJ(cp"o" Bum ) = (cpi? θι) ， (cpt 中，θιcd ) = (ψ2> 02);
(~■)如果 Δφ< I ψι~ψι 1-j^' 9「9 21 A θ ,則 9 t(ci) = 9 11 9 t(i) = ? 2， ( I ) 如 果貝1J (ψ?φ>> θκθ))= Cfl? 0i) ?
?(φ? + Δφ,θ2),--φ1(1>)<φ2
輯){(φ2,θ2),--φ((η)>φ2 ? ( 2 ) 如 果貝Ij (φι.ο>，0tto))= Cf!? ii),f A 、 iC<pt(?i — Δφ，θ2 ), if φι?η) > φ2I"，1(φ”θ2) ，《>_%.*
(三)如果》< I φι-φ2 I <2π，I θ「θ 21 彡 Λ θ，
(1)如果φ?_〉φ.ι*則(φι<ο)?θ"0,) = (φ” θ〗)

(Φ? + 271 為),tf φ1{η) < ο
(ΦΗη ,Pθ.(?+ι,) =1 (<Ρ_ - Δφ為)?if 0< (Ptw < φ2
(φ2,92)View ^ Ψι.(2)如果φ2<φ?，貝丨KftW，β--Ο) ) = Ctpi，θι)，CN 104127243 > _0竺炯講設(shè)_ _3/5 矧


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C^?: S 0f =} I 一 (φ.+Δφ, δ k -6Ι Λ #【,?>) k.(H )咎湘 一 φ.φ2 IΙΛΔφ, Δ θ < ① 11 ① J/Λπ ,
(I )咎 湘 ①-V ①: M Cfrel)= Cf?)，/ D ? 一 (,f' Φ-l +t>a' ^ ΦΙ A,*ff:)ll?,p)K-flvea.(2 ) 袖 θ 2〈① i >M(ft§Jet§)= cfnf?)J

l(％?f「>?K§fv,p#1 二 ？*) l(,fI?)-.f?i,p.Se +t>-6.CD.! + Δ3, i f φι Λ,f,Φι Λ θ〕


(f+Δφ,ρ)*.? ,= < φ:>_η?ν,?(?...5 ? Y ?θ,β+δ3,if cpflvCMf <,?{cpip} 一 ^^?CDf ^CD2 *I I *(2)^?Φ'νΦΙ J θ 2〈① Η,M(-βι -0..? θι 1- ) I (Φι >Φ) <+ ? ef — >CDuf φ-9Λφ3Λ3ν02ij(f+lbw.?Ρ?<Φ3>-=1ΛΘ2
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【文檔編號】A61B19/00GK104127243SQ201410343189
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】劉建華, 王厚生, 王秋良 申請人:中國科學(xué)院電工研究所