植入装置及其目标膜的物理特性参数确定方法及装置与流程

本发明涉及植入器械，尤其涉及一种植入装置及其目标膜的物理特性参数确定方法及装置。

背景技术：

1、在植入技术中(例如，电极植入)，准确确定待植入的目标膜的特定物理特性参数(例如，起始位置或弹性系数)，对于植入操作过程的成功与否起到十分关键的作用。比如，在植入之前准确标定目标膜的起始位置(也可以称为“零点位置”，位于目标膜的表面)，有助于后续植入过程中精准控制探针针头或电极的植入深度(即，植入的目标位置距离目标膜表面的距离)。

2、以确定目标膜的起始位置为例，现有的方案通常是根据操作人员人工感知探针受到的目标膜的反弹力变化，或者通过肉眼观察或借助放大显微镜观察的方式对目标膜的起始植入位置进行定性地估计。受到人为估计的局限性，这种方法存在较大不确定性，且准确性无法保证。还有一些方法基于传感器进行信号采集的方式(例如，采用摄像头进行图像采集)确定目标膜的起始位置，这种方法可能会因其他结构阻挡、背景光等因素的影响导致确定的起始位置的准确性不高。

技术实现思路

1、本发明实施例解决的技术问题是如何准确地确定目标膜的起始位置以及弹性系数等物理特性参数。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种植入装置，包括：导轨；移动控制组件，可沿所述导轨移动；膜探测器件，所述膜探测器件的第一端与所述移动控制组件耦接，所述膜探测器件的第二端朝向目标膜，在所述移动控制组件的控制下，所述膜探测器件沿所述导轨方向靠近或远离所述目标膜；力检测器件，与所述膜探测器件耦接，用于检测所述目标膜对所述膜探测器件的作用力；位移检测模块，与所述膜探测器件耦接，用于检测所述膜探测器件的位移。

3、可选的，所述力检测器件在沿所述导轨方向上具有相对的第一端和第二端；所述力检测器件的第一端与所述移动控制组件固定连接，所述力检测器件的第二端与所述膜探测器件的第一端固定连接。

4、可选的，所述目标膜包括一层或多层膜；每层目标膜满足：膜形态为固态，弯曲刚度在预设的弯曲刚度范围内，其中，所述预设的弯曲刚度范围的上下限是基于有机体的体膜的弯曲刚度确定的；和/或，膜形态为液态，表面张力在预设的表面张力范围内，其中，所述预设的表面张力范围的上下限是基于有机体的体液的膜表面张力确定的。

5、可选的，所述膜探测器件的第二端的形状选自：球头状、尖头状、平头状、空心状以及实心状。

6、本发明实施例还提供一种基于所述植入装置的目标膜的物理特性参数确定方法，包括：向所述移动控制组件发送运动指令，所述运动指令用于指示所述移动控制组件控制所述膜探测器件沿所述导轨方向靠近或远离所述目标膜；采集所述位移检测模块检测到的所述膜探测器件的位移，以及所述力检测器件检测到的所述目标膜对所述膜探测器件的作用力；采用预设的线性拟合模型，对多对位移和作用力进行线性拟合，以确定所述线性拟合模型中的拟合因子，其中，每对位移和作用力所属的采集时刻相同；基于所述拟合因子，确定所述目标膜的物理特性参数。

7、可选的，所述方法还包括：响应于所述目标膜对所述膜探测器件的作用力大于等于预设的作用力阈值，向所述移动控制组件发送停止运动指令，所述停止运动指令用于指示所述移动控制组件控制所述膜探测器件停止移动。

8、可选的，采用下述公式表示所述线性拟合模型：f＝k×(z-z0)；其中，f表示所述目标膜对所述膜探测器件的作用力，z表示所述膜探测器件的位移，k表示所述拟合因子中的斜率因子，z0表示所述拟合因子中的截距因子。

9、可选的，所述目标膜的物理特性参数为起始位置；基于所述拟合因子，确定所述目标膜的物理特性参数，包括：基于所述拟合因子中的截距因子，确定所述目标膜的起始位置。

10、可选的，所述目标膜的物理特性参数为弹性系数；基于所述拟合因子，确定所述目标膜的物理特性参数，包括：基于所述拟合因子中的斜率因子，确定所述目标膜的弹性系数。

11、可选的，在确定所述目标膜的弹性系数之后，所述方法还包括：根据不同的膜探测器件作用于同一目标膜所获得的各个弹性系数，确定适于该目标膜的膜探测器件。

12、可选的，采集所述力检测器件检测到的所述目标膜对所述膜探测器件的作用力，包括：对所述力检测器件检测到的所述作用力进行采样；对采样得到的作用力的模拟数据进行模数转换。

13、可选的，在对多对位移和作用力进行线性拟合之前，所述方法还包括：采用下述任一项确定所述多对位移和作用力：在当前时刻之前采集的属于相同采集时刻的预设数量对位移和作用力；从发送运动指令的时刻至当前时刻之间采集的属于相同采集时刻的位移和作用力；在当前时刻之前预设时长内采集的属于相同采集时刻的相对位移和作用力。

14、本发明实施例还提供一种基于所述的植入装置的目标膜的物理特性参数确定装置，包括：运动指令发送模块，用于向所述移动控制组件发送运动指令，所述运动指令用于指示所述移动控制组件控制所述膜探测器件沿所述导轨方向靠近或远离所述目标膜；拟合数据采集模块，用于采集所述位移检测模块检测到的所述膜探测器件的位移，以及所述力检测器件检测到的所述目标膜对所述膜探测器件的作用力；拟合模块，用于采用预设的线性拟合模型，对多对位移和作用力进行线性拟合，以确定所述线性拟合模型中的拟合因子，其中，每对位移和作用力所属的采集时刻相同；物理特性参数确定模块，用于基于所述拟合因子，确定所述目标膜的物理特性参数。

15、本发明实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述目标膜的物理特性参数确定方法的步骤。

16、本发明实施例还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行上述目标膜的物理特性参数确定方法的步骤。

17、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

18、本发明实施例提供一种植入装置，包括可沿导轨移动的移动控制组件，膜探测器件在所述移动控制组件的控制下，沿所述导轨方向靠近或远离目标膜；力检测器件与所述膜探测器件耦接，用于检测所述目标膜对所述膜探测器件的作用力(例如，拉力、推力或表面张力)；位移检测模块，与所述膜探测器件耦接，用于检测所述膜探测器件的位移。通过采用所述植入装置，可以实现目标膜的物理特性参数确定方法，对所述位移检测模块检测到的所述膜探测器件的位移，以及所述力检测器件检测到的所述目标膜对所述膜探测器件的作用力进行采集，然后基于预设的线性拟合模型，对采集的多对位移和作用力进行线性拟合，以确定所述线性拟合模型中的拟合因子；基于所述拟合因子，确定所述目标膜的物理特性参数。

19、在本发明实施例中，由于所述膜探测器件的第二端(例如，探针的针头)到达目标膜的起始位置之前，未与目标膜表面接触，因此受到的目标膜的作用力固定不变(例如，保持为0)；在接触目标膜表面并进一步向深处推动时，受到的目标膜的作用力会产生突变，且往往随着膜探测器件的向深处推动的位移增加，受到的目标膜的作用力也会相应地增加。利用这种原理，对膜探测器件的位移和受到的作用力进行线性拟合，基于拟合得到的截距因子，可以准确、定量地确定目标膜的起始位置。进一步，基于准确标定的起始位置，有助于后续植入操作过程更加精准控制植入深度。进一步，基于拟合得到的斜率因子，还可以准确确定目标膜的弹性系数，以表征目标膜的力学弹性特征。

20、进一步，所述力检测器件在沿所述导轨方向上具有相对的第一端和第二端；所述力检测器件的第一端与所述移动控制组件固定连接，所述力检测器件的第二端与所述膜探测器件的第一端固定连接。通过将所述力检测器件的第一端、第二端沿所述导轨方向分别与所述移动控制组件、膜探测器件的第一端相对地且一体化地固定连接，可以使得力检测器件的两个固定端也能受到目标膜的作用力而发生微小形变，并基于形变情况准确地确定膜探测器受到的目标膜的作用力大小。

21、进一步，在基于所述植入装置的目标膜的物理特性参数确定方法中，还可以包括：响应于所述目标膜对所述膜探测器件的作用力大于等于预设的作用力阈值，向所述移动控制组件发送停止运动指令，所述停止运动指令用于指示所述移动控制组件控制所述膜探测器件停止移动。由于膜探测器件的第二端从与目标膜表面接触至穿透目标膜的过程，可以近似等价为目标膜发生弹性形变到极限并导致膜破裂的过程。因此，通过设置适当的作用力阈值，在所述作用力大于等于该作用力阈值时，停止移动膜探测器件，可以避免植入操作过程导致目标膜的破裂而造成损害。

22、进一步地，在所述目标膜的物理特性参数确定方法中，在确定所述目标膜的弹性系数之后，还包括：根据不同的膜探测器件作用于同一目标膜所获得的各个弹性系数，确定适于该目标膜的膜探测器件。由于相同的位移下，膜探测器件受到的目标膜的作用力大小，除了目标膜本身的弹力特性有关，还与膜探测器件的形状、尺寸、硬度、锋利度等参数相关。基于此，可以采用不同的膜探测器件对同一目标膜进行植入操作实验，获取对应的弹性系数，然后可以基于对各个弹性系数的分析，选取之后实际植入手术过程采用的适于特定的目标膜的膜探测器件。