穿刺针进针控制方法、控制器和手术机器人与流

本技术涉及智能医疗控制，尤其涉及一种穿刺针进针控制方法、控制器和手术机器人。背景技术：1、前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤之一。诊断前列腺癌的“金标准”是进行前列腺穿刺活检，通过穿刺针将组织样本从前列腺中获取并进行病理学检查。2、在穿刺过程中，穿刺针需要准确地沿着预定的路径引导到前列腺组织。然而在穿刺针进入软组织后，包裹穿刺针的组织对非对称针尖的作用会使穿刺针的入射轨迹产生弯曲，导致轨迹与理想线路产生偏差。3、通常，医生在术中会采取手动进针的方式，并一般会采取两种方法调整穿刺针位置：①以边进针边旋转的方式来控制穿刺针的偏转方向，并通过进针过程中的力感知和进针结果进行调整，以逐渐接近目标位置，然而，这种手动操作方式受限于医生的手动技巧和感知能力，可能存在一定的误差和不稳定性；②在靠近进针点处施加矫正力，对针体施加垂直于针插入方向的矫正力,以实现针转向,但施加矫正力的大小及时机对医生的操作精度要求很高,操作不当会造成患者组织撕裂。因此，如何准确的进行穿刺针的进针控制是亟待解决的一个问题。技术实现思路1、本技术提供一种穿刺针进针控制方法、控制器和手术机器人，用以解决现有技术中穿刺针进针过程中穿刺针调整位置频繁、无法对穿刺针进行精准控制的问题。2、第一方面，本技术提供一种穿刺针进针控制方法，应用于手术机器人中的控制器，所述手术机器人还包括连接至所述控制器的电机和连接至所述电机的穿刺针，所述电机用于控制所述穿刺针移动，包括：3、响应于进针指令，获取所述穿刺针的实际入针位置、目标对象的病灶位置以及所述穿刺针的第一实际进针路径；4、基于所述实际入针位置和所述病灶位置进行路径规划，得到规划进针轨迹；5、将所述第一实际进针路径和所述规划进针轨迹输入预先训练好的预测模型，得到所述电机的调整控制参数；6、基于所述调整控制参数，获取所述穿刺针移动后的调整针头位置，并在所述调整针头位置与所述病灶位置不符合时，迭代获取新的调整针头位置，直到新的调整针头位置与所述病灶位置符合。7、在其中一个实施例中，所述获取所述穿刺针的实际入针位置、目标对象的病灶位置以及所述穿刺针的第一实际进针路径，包括：8、采用初始控制参数驱动所述电机，以控制所述穿刺针移动，并在所述穿刺针移动过程中，采用超声设备采集包含所述穿刺针和所述目标对象的至少一张第一超声图像；9、获取所述穿刺针在各所述第一超声图像中的第一针头位置；10、采用预先构建的变换矩阵对所述第一针头位置进行三维转换，得到第二针头位置；11、基于各所述第二针头位置，确定出所述穿刺针的实际入针位置、以及所述穿刺针的第一实际进针路径；12、以及13、将任一所述超声图像输入预先训练好的病灶确定模型，得到所述目标对象的病灶在所述超声图像中的图像位置，采用所述变换矩阵对所述图像位置进行三维转换，得到所述病灶位置。14、在其中一个实施例中，所述预测模型包括轨迹预测模型和参数预测模型；15、所述将所述第一实际进针路径和所述规划进针轨迹输入预先训练好的预测模型，得到调整控制参数，包括：16、将所述第一实际进针路径包含的至少一个第二针头位置输入所述轨迹预测模型，得到第一预测进针路径；所述第一预测进针路径包含至少一个第一预测针头位置；17、在所述规划进针轨迹上匹配到与各所述第一预测针头位置对应的第一规划针头位置，并计算各所述第一预测针头位置与对应的第一规划针头位置之间的第一坐标差值；18、将所述第一坐标差值形成的集合输入所述参数预测模型，得到所述调整控制参数。19、在其中一个实施例中，所述将所述第一实际进针路径包含的至少一个第二针头位置输入所述轨迹预测模型，得到第一预测进针路径，包括：20、获取任意相邻第二针头位置之间的第二坐标差值；21、将所述第二坐标差值形成的集合和首个所述第二针头位置输入所述轨迹预测模型，得到所述第一预测进针路径。22、在其中一个实施例中，所述基于所述调整控制参数，获取所述穿刺针的调整针头位置，包括：23、采用所述调整控制参数驱动所述电机，以控制所述穿刺针移动，并在所述穿刺针移动过程中，采用所述超声设备采集包含所述穿刺针和所述目标对象的第二超声图像；24、获取所述穿刺针在各所述第二超声图像中的第三针头位置；25、采用所述变换矩阵对所述第三针头位置进行三维转换，得到第四针头位置；26、基于各所述第四针头位置，确定出所述调整针头位置。27、在其中一个实施例中，所述基于所述调整控制参数，获取所述穿刺针的调整针头位置之后，包括：28、基于各所述第四针头位置，确定出所述穿刺针的第二实际进针路径；29、所述迭代获取新的调整针头位置，包括：30、将所述第二实际进针路径和所述规划进针轨迹输入所述预测模型，得到新的调整控制参数；31、基于新的调整控制参数，获取新的调整针头位置。32、在其中一个实施例中，所述将所述第二实际进针路径和所述规划进针轨迹输入所述预测模型，得到新的调整控制参数，包括：33、将所述第二实际进针路径包含的至少一个第四针头位置输入所述轨迹预测模型，得到第二预测进针路径；所述第二预测进针路径包含至少一个第二预测针头位置；34、在所述规划进针轨迹上匹配到与各所述第二预测针头位置对应的第二规划针头位置，并计算各所述第二预测针头位置与对应的第二规划针头位置之间的第三坐标差值；35、将所述第三坐标差值形成的集合输入所述参数预测模型，得到新的调整控制参数。36、在其中一个实施例中，所述基于新的调整控制参数，获取新的调整针头位置，包括：37、采用新的调整控制参数驱动所述电机，以控制所述穿刺针移动，并在所述穿刺针移动过程中，采用所述超声设备采集包含所述穿刺针和所述目标对象的第三超声图像；38、获取所述穿刺针在各所述第三超声图像中的第五针头位置；39、采用所述变换矩阵对所述第五针头位置进行三维转换，得到第六针头位置；40、基于各所述第六针头位置，确定出新的调整针头位置。41、第二方面，本技术还提供了一种控制器，所述控制器包括：存储器，处理器；42、所述存储器用于存储计算机控制指令；所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的穿刺针进针控制方法。43、第三方面，本技术还提供了一种手术机器人，包括上述实施例中所述的控制器、穿刺针和电机；44、所述控制器分别连接至所述穿刺针和所述电机，用于根据生成的进针控制参数驱动所述电机；45、所述电机连接至所述穿刺针，用于根据所述进针控制参数，控制所述穿刺针进针。46、上述穿刺针进针控制方法、控制器和手术机器人，能够按照穿刺针在患者体内实际产生一小段的进针路径，对穿刺针到病灶的移动路径进行术中规划，得到规划进针轨迹，并基于实际产生的一小段进针路径，预测电机需要采用的调整控制参数，从而通过调整控制参数来弥补穿刺针可能会出现的路径偏移现象，使得穿刺针能够在电机的控制下，尽可能的按照规划进针轨迹移动至病灶位置，从而实现穿刺针的精准控制，使得穿刺针的实际进针路径能够尽可能的减小病患体内创伤范围、减小病人的前列腺组织创伤，并减少术后康复时间。