專利名稱：核磁共振下穿刺手術(shù)定位機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種核磁共振下穿刺手術(shù)定位機(jī)器人。
背景技術(shù)：
核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging，簡(jiǎn)稱 NMRI)，又稱自旋成像(Spin Imaging)，也稱磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，簡(jiǎn)稱 MRI)，是利用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，簡(jiǎn)稱NMR)原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。
核磁共振能夠多方位、多平面、多參數(shù)成像，有優(yōu)良的軟組織分辨力并具有精確幾何學(xué)特性；與X射線及CT相比，核磁共振無(wú)電離輻射，對(duì)病人和醫(yī)生都沒(méi)有傷害，與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)圖像導(dǎo)航相比，核磁共振具有更大的優(yōu)勢(shì)，更適合術(shù)中的實(shí)時(shí)導(dǎo)航。一般的導(dǎo)航模式主要是醫(yī)生通過(guò)核磁共振成像，然后大致確定穿刺點(diǎn)與穿刺方向，預(yù)定位之后病人再被送進(jìn)核磁共振設(shè)備中，進(jìn)行成像再調(diào)整，這樣就非?？简?yàn)醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，病人可能反反復(fù)復(fù)需要很多次進(jìn)入核磁共振設(shè)備中，不僅浪費(fèi)時(shí)間和成本，而且對(duì)病人的身心會(huì)產(chǎn)生一定的傷害。手術(shù)定位機(jī)器人具有定位準(zhǔn)確、狀態(tài)穩(wěn)定、靈巧性強(qiáng)、工作范圍大、不怕輻射和感染等優(yōu)點(diǎn)。如果我們能夠設(shè)計(jì)出能夠在核磁共振下導(dǎo)航的手術(shù)機(jī)器人，結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)就能夠使一次性定位成為了現(xiàn)實(shí)，大大縮短了時(shí)間，節(jié)約了成本。
經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)實(shí)用新型CN201595839U號(hào)，公開(kāi)了一種CT或核磁共振穿刺所用定位及引導(dǎo)裝置，該裝置由底座、定位板、弧形滑板及安裝在弧形滑板上的引導(dǎo)裝置組合而成，穿刺定位操作的所有自由度均為被動(dòng)自由度，無(wú)法在核磁共振圖像的引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位。
因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)定位并且自動(dòng)穿刺的核磁共振下穿刺手術(shù)定位機(jī)器人。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種核磁共振下穿刺定位機(jī)器人，具有尺寸小巧、自由度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)定位并且自動(dòng)穿刺，弧形導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)用一臺(tái)設(shè)備完成多個(gè)器官的穿刺手術(shù)，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，每個(gè)自由度獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，有效的解決了徒手穿刺的弊端，提高了穿刺效率，降低了成本，并且整個(gè)過(guò)程在核磁共振圖像引導(dǎo)下完成，成功率高，對(duì)醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)要求要求降低；為實(shí)現(xiàn)核磁共振兼容性，采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，并且設(shè)備的大部分零件采用非金屬ABS塑料，只有定制氣缸是用抗磁性材料鋁、銅，對(duì)核磁共振影像干擾小。該裝置能夠快速撤出，不影響后續(xù)手術(shù)過(guò)程。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括預(yù)定位模塊、精確定位模塊、穿刺定向模塊、穿刺模塊，在本發(fā)明中預(yù)定位模塊、精確定位模塊、穿刺定向模塊和穿刺模塊依次相連。
所述的預(yù)定位模塊包括環(huán)形基座、機(jī)器人底座以及緊固螺栓；其中，機(jī)器人底座分為機(jī)器人底座上部分和機(jī)器人底座下部分。其中環(huán)形基座可以固定在病床上，也可以沿著導(dǎo)軌在病床上運(yùn)動(dòng)；機(jī)器人底座上部分與機(jī)器人底座下部分緊固在一起，兩部分連在一起可以沿機(jī)器人底座上的環(huán)形槽運(yùn)動(dòng)，環(huán)形槽與環(huán)形基座同心，到達(dá)指定位置后，通過(guò)擰緊緊固螺栓可以固定。
所述精確定位模塊包括底座、第一活塞桿連桿、第一單向推板、第一鏈輪、第一齒輪A、第一連接軸、第一軸承座、第一氣缸底座、第一氣缸、第二氣缸底座、第二氣缸、延伸底座、傳感器安裝座、第二連接軸、加強(qiáng)筋、轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座、第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂、第三氣缸、第三氣缸底座、第三連接軸、主齒輪、第二旋轉(zhuǎn)臂、延伸底座、傳感器安裝座、第一推動(dòng)齒輪A、第一推動(dòng)齒輪B、第一推動(dòng)齒輪C、被動(dòng)主齒輪、第一螺套、導(dǎo)柱、第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿、第二齒輪、第二推動(dòng)齒輪A、第二推動(dòng)齒輪B、第二推動(dòng)齒輪C、第二活塞桿連桿、第二單向推板、第二鏈輪、第二齒輪B、螺母；轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座固定于底座上一起運(yùn)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座相連，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，第二旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂相連。
所述的精確定位模塊包括三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)
升降自由度第一氣缸的活塞桿前進(jìn)帶動(dòng)第一活塞桿連桿、第一單向推板，推動(dòng)第一鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由此來(lái)帶動(dòng)第一齒輪A，通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，使得底座沿導(dǎo)柱向上運(yùn)動(dòng)一段距離，而在第一氣缸活塞桿后退時(shí)，底座在導(dǎo)柱上停止運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過(guò)程，最終升到指定位置；對(duì)側(cè)的第二氣缸的活塞桿前進(jìn)帶動(dòng)第二活塞桿連桿、第二單向推板，推動(dòng)第二鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由此來(lái)帶動(dòng)第一齒輪A，通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，使得底座沿導(dǎo)柱向下運(yùn)動(dòng)一段距離，而在第二活塞桿連桿后退時(shí)，底座在導(dǎo)柱上停止運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過(guò)程，最終下降到指定位置。
第一旋轉(zhuǎn)自由度第一推動(dòng)齒輪A、第一推動(dòng)齒輪B、第一推動(dòng)齒輪C在氣缸的推動(dòng)下依次運(yùn)動(dòng)，每個(gè)推動(dòng)齒輪都能使被動(dòng)主齒輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度，當(dāng)依次推動(dòng)的次序?yàn)?第一推動(dòng)齒輪A-第一推動(dòng)齒輪B-第一推動(dòng)齒輪C-第一推動(dòng)齒輪A-第一推動(dòng)齒輪B…… 時(shí)，被動(dòng)主齒輪可以帶動(dòng)第一螺套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，當(dāng)推動(dòng)次序變?yōu)榈谝煌苿?dòng)齒輪C-第一推動(dòng)齒輪B-第一推動(dòng)齒輪A-第一推動(dòng)齒輪C-第一推動(dòng)齒輪B-第一推動(dòng)齒輪A……時(shí)， 被動(dòng)主齒輪帶動(dòng)第一螺套順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
第二旋轉(zhuǎn)自由度第二推動(dòng)齒輪A、第二推動(dòng)齒輪B、第二推動(dòng)齒輪C在氣缸的推動(dòng)下依次運(yùn)動(dòng)，每個(gè)推動(dòng)齒輪都能使被動(dòng)主齒輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度，當(dāng)依次推動(dòng)的次序?yàn)?第二推動(dòng)齒輪A-第二推動(dòng)齒輪B-第二推動(dòng)齒輪C-第二推動(dòng)齒輪A-第二推動(dòng)齒輪B…… 時(shí)，被動(dòng)主齒輪可以帶動(dòng)第一螺套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，當(dāng)推動(dòng)次序變?yōu)榈诙苿?dòng)齒輪C-第二推動(dòng)齒輪B-第二推動(dòng)齒輪A-第二推動(dòng)齒輪C-第二推動(dòng)齒輪B-第二推動(dòng)齒輪A……時(shí)， 被動(dòng)主齒輪帶動(dòng)第一螺套順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
所述的穿刺定向模塊包括定向底板、支撐桿、旋轉(zhuǎn)座、第四氣缸底板、定板、導(dǎo)軌、 動(dòng)板、推桿、第二螺桿、導(dǎo)軌底板、第一旋轉(zhuǎn)底板、第二旋轉(zhuǎn)底板、第二推動(dòng)鏈輪、第四活塞桿連桿、第二單向推板、第四氣缸。其中旋轉(zhuǎn)座與定向底板相連，并且能帶動(dòng)其余零件一起旋轉(zhuǎn)，通過(guò)兩個(gè)氣缸的推動(dòng)，帶動(dòng)第二螺桿的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為動(dòng)板、推桿的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)改變距離，改變第一旋轉(zhuǎn)底板、第二旋轉(zhuǎn)底板的角度，定好穿刺方向。
所述的穿刺模塊包括穿刺底板、第一傳動(dòng)軸、從動(dòng)輪、第五氣缸、第五氣缸底座、 延長(zhǎng)桿、第二推板、第一主動(dòng)輪、第三推動(dòng)鏈輪、齒條、穿刺針固定板、穿刺針、第二傳動(dòng)軸、 第二主動(dòng)輪。工作時(shí)穿刺底板的下部分與身體接觸，凸臺(tái)上放置顯影劑，便于在核磁共振下顯影，以確定穿刺點(diǎn)位置。氣缸推動(dòng)第三推動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)第二傳動(dòng)軸、第一主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)， 由于配合，第三推動(dòng)鏈輪向下運(yùn)動(dòng)，穿刺針固定板、穿刺針隨齒條運(yùn)動(dòng)，完成穿刺過(guò)程；另一側(cè)氣缸推動(dòng)第三推動(dòng)鏈輪時(shí)，帶動(dòng)第二主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于多了一個(gè)從動(dòng)輪，第三推動(dòng)鏈輪向上運(yùn)動(dòng)，穿刺針固定板、穿刺針隨齒條運(yùn)動(dòng)，完成穿刺針的拔出過(guò)程。
本發(fā)明相比現(xiàn)在技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明中機(jī)器人有六個(gè)自由度，分別用于定位、 定向和自動(dòng)穿刺，保證設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于提高穿刺的成功率、降低并發(fā)癥的發(fā)生率有重要的作用，采用核磁共振兼容設(shè)計(jì)，保證在核磁共振設(shè)備下的安全性，有利于核磁共振下穿刺手術(shù)的進(jìn)一步推廣。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1所示實(shí)施例中預(yù)定位模塊的結(jié)構(gòu)示意圖3、圖4為圖1所示實(shí)施例中精確定位模塊的結(jié)構(gòu)示意圖5為圖1所示實(shí)施例中穿刺定向模塊的結(jié)構(gòu)示意圖6為圖1所示實(shí)施例中穿刺模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例包括4部分預(yù)定位模塊1、精確定位模塊2、穿刺定向模塊 3、穿刺模塊4，在本實(shí)施例中預(yù)定位模塊1、精確定位模塊2、穿刺定向模塊3和穿刺模塊4 依次相連。
如圖2所示，預(yù)定位模塊包括環(huán)形基座101、機(jī)器人底座上部分102、機(jī)器人底座下部分103以及緊固螺栓104。其中環(huán)形基座可以固定在病床上，也可以沿著導(dǎo)軌在病床上運(yùn)動(dòng)；機(jī)器人底座上部分102與機(jī)器人底座下部分103緊固在一起，兩部分連在一起可以沿機(jī)器人底座上的環(huán)形槽運(yùn)動(dòng)，環(huán)形槽與環(huán)形基座101同心，到達(dá)指定位置后，通過(guò)擰緊緊固螺栓104可以固定。
如圖3、圖4所示，精確定位模塊包括底座201、第一活塞桿連桿202、第一單向推板203、第一鏈輪204、第一齒輪A205、第一連接軸206、第一軸承座207、第一氣缸底座208、 第二氣缸底座209、第二氣缸210、延伸底座211、傳感器安裝座212、第二連接軸213、加強(qiáng)筋214、轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座215、第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂216、第三氣缸217、第三氣缸底座218、第二推動(dòng)齒輪 A219、第三連接軸220、主齒輪221、第二旋轉(zhuǎn)臂222、延伸底座223、傳感器安裝座224、第一推動(dòng)齒輪A225、第一推動(dòng)齒輪、第一推動(dòng)齒輪C227、被動(dòng)主齒輪228、第一螺套229、導(dǎo)柱230、第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿231、第二齒輪232、第一氣缸233、第二推動(dòng)齒輪B234、第二推動(dòng)齒輪 C235、第二活塞桿連桿236、第二單向推板237、第二鏈輪238、第二齒輪B239、螺母M0，其中轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座215固定于底座201上一起運(yùn)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂216通過(guò)旋轉(zhuǎn)副與轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座215相連，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣第二旋轉(zhuǎn)臂222通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂216相連。所述的精確定位模塊包括三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)升降自由度第一氣缸233活塞桿前進(jìn)帶動(dòng)第一活塞桿連桿202、第一單向推板 203，推動(dòng)第一鏈輪204轉(zhuǎn)動(dòng)，由此來(lái)帶動(dòng)第一齒輪A205，通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿231轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，使得底座201沿導(dǎo)柱230向上運(yùn)動(dòng)一段距離，而在第一氣缸233活塞桿后退時(shí)，由于第一單向推板203的特殊設(shè)計(jì)，底座201在導(dǎo)柱230上停止運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過(guò)程，最終升到指定位置；同理，對(duì)側(cè)的第二活塞桿連桿236、第二單向推板 237推動(dòng)第二鏈輪238轉(zhuǎn)動(dòng)，由此來(lái)帶動(dòng)第二齒輪B239，通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿231轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，使得底座201沿導(dǎo)柱230向下運(yùn)動(dòng)一段距離，而在第二活塞桿連桿236后退時(shí)，由于第二單向推板237的特殊設(shè)計(jì)，底座201在導(dǎo)柱230上停止運(yùn)動(dòng)， 重復(fù)上述過(guò)程，最終下降到指定位置。第一旋轉(zhuǎn)自由度第一推動(dòng)齒輪A225、第一推動(dòng)齒輪、第一推動(dòng)齒輪C227在氣缸的推動(dòng)下依次運(yùn)動(dòng)，每個(gè)推動(dòng)齒輪都能使被動(dòng)主齒輪2 旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度，當(dāng)依次推動(dòng)的次序?yàn)榈谝煌苿?dòng)齒輪A225-第一推動(dòng)齒輪B226-第一推動(dòng)齒輪C227-第一推動(dòng)齒輪A225-第一推動(dòng)齒輪……時(shí)，被動(dòng)主齒輪2 可以帶動(dòng)第一螺套2 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)； 同時(shí)，當(dāng)推動(dòng)次序變?yōu)榈谝煌苿?dòng)齒輪C227-第一推動(dòng)齒輪第一推動(dòng)齒輪A225-第一推動(dòng)齒輪C227-第一推動(dòng)齒輪B226-第一推動(dòng)齒輪A225……時(shí)，被動(dòng)主齒輪2 帶動(dòng)第一螺套2 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂216的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第二旋轉(zhuǎn)自由度第二推動(dòng)齒輪A219、第二推動(dòng)齒輪B234、第二推動(dòng)齒輪C235在氣缸的推動(dòng)下依次運(yùn)動(dòng)，當(dāng)依次推動(dòng)的次序?yàn)榈诙苿?dòng)齒輪A219-第二推動(dòng)齒輪B234-第二推動(dòng)齒輪C235-第二推動(dòng)齒輪A219-第二推動(dòng)齒輪B234……時(shí)，主齒輪221可以帶動(dòng)第三連接軸220逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，當(dāng)推動(dòng)次序變?yōu)榈诙苿?dòng)齒輪C235-第二推動(dòng)齒輪B234-第二推動(dòng)齒輪A219-第二推動(dòng)齒輪C235-第二推動(dòng)齒輪B234-第二推動(dòng)齒輪 A219……時(shí)，主齒輪221帶動(dòng)第三連接軸220順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第二旋轉(zhuǎn)臂222的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如圖5所示穿刺定向模塊包括定向底板301、支撐桿302、旋轉(zhuǎn)座303、第四氣缸底板304、定板305、導(dǎo)軌306、動(dòng)板307、推桿308、第二螺桿309、導(dǎo)軌底板310、第一旋轉(zhuǎn)底板311、第二旋轉(zhuǎn)底板312、第二推動(dòng)鏈輪313、第四活塞桿連桿314、第二單向推板315、第四氣缸316。其中旋轉(zhuǎn)座303與定向底板301相連，并且能帶動(dòng)其余零件一起旋轉(zhuǎn)，采用同升降自由度相同的原理，通過(guò)兩個(gè)氣缸的推動(dòng)，帶動(dòng)第二螺桿309的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為動(dòng)板307、推桿308的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)改變距離，改變第一旋轉(zhuǎn)底板311、第二旋轉(zhuǎn)底板312的角度，定好穿刺方向。如圖6所示，穿刺模塊包括穿刺底板401、第一傳動(dòng)軸402、從動(dòng)輪403、第五氣缸 404、第五氣缸底座405、延長(zhǎng)桿406、第二推板407、第一主動(dòng)輪408、第三推動(dòng)鏈輪409、齒條410、穿刺針固定板411、穿刺針412、第二傳動(dòng)軸413、第二主動(dòng)輪414。本實(shí)施例工作時(shí) 穿刺底板401的下部分與身體接觸，凸臺(tái)上放置顯影劑，便于在核磁共振下顯影，以確定穿刺點(diǎn)位置。氣缸推動(dòng)第三推動(dòng)鏈輪409，帶動(dòng)第二傳動(dòng)軸413、第一主動(dòng)輪408的旋轉(zhuǎn)，由于配合，第三推動(dòng)鏈輪409向下運(yùn)動(dòng)，穿刺針固定板411、穿刺針412隨齒條運(yùn)動(dòng)，完成穿刺過(guò)程；另一側(cè)氣缸推動(dòng)第三推動(dòng)鏈輪409時(shí)，帶動(dòng)第二主動(dòng)輪414轉(zhuǎn)動(dòng)，由于多了一個(gè)從動(dòng)輪403，第三推動(dòng)鏈輪409向上運(yùn)動(dòng)，穿刺針固定板411、穿刺針412隨齒條運(yùn)動(dòng)，完成穿刺針的拔出過(guò)程。本裝置通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)定位1.醫(yī)生根據(jù)患者病灶部位的核磁共振影像，確定患者病灶靶點(diǎn)、穿刺深度和體表最佳穿刺點(diǎn)，通過(guò)預(yù)定位模塊1把機(jī)器人預(yù)裝在核磁共振設(shè)備中。2.醫(yī)生操作核磁共振設(shè)備對(duì)患者的病灶部位進(jìn)行掃描，重新得到三維圖像，計(jì)算出靶點(diǎn)與穿刺點(diǎn)以及設(shè)備穿刺孔的相對(duì)位置。3.通過(guò)反求解確定每個(gè)自由度所要旋轉(zhuǎn)的角度或運(yùn)動(dòng)的距離，用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)每個(gè)自由度達(dá)到指定位置。4.對(duì)患者病灶部位再進(jìn)行核磁共振掃描，確定是穿刺針412是否處在最佳穿刺方向上，并且與靶點(diǎn)處于同一直線，如果是，可以進(jìn)行穿刺手術(shù)；如不是，重新進(jìn)行步驟2、3， 直到與靶點(diǎn)處于同一直線。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核磁共振下穿刺手術(shù)定位機(jī)器人，其中，包括依次相連的預(yù)定位模塊、精確定位模塊、穿刺定向模塊和穿刺模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的核磁共振下穿刺手術(shù)定位機(jī)器人，其特征在于，所述的預(yù)定位模塊包括環(huán)形基座、機(jī)器人底座以及緊固螺栓；其中，機(jī)器人底座分為機(jī)器人底座上部分和機(jī)器人底座下部分；環(huán)形基座固定在病床上或沿著導(dǎo)軌在病床上運(yùn)動(dòng)；機(jī)器人底座上部分與機(jī)器人底座下部分緊固在一起，兩部分連在一起并沿機(jī)器人底座上的環(huán)形槽運(yùn)動(dòng)，環(huán)形槽與環(huán)形基座同心，到達(dá)指定位置后，通過(guò)擰緊緊固螺栓固定。
3.如權(quán)利要求1所述的核磁共振下穿刺手術(shù)定位機(jī)器人，其特征在于，所述精確定位模塊包括底座、第一活塞桿連桿、第一單向推板、第一鏈輪、第一齒輪A、第一連接軸、第一軸承座、第一氣缸底座、第一氣缸、第二氣缸底座、第二氣缸、延伸底座、傳感器安裝座、第二連接軸、加強(qiáng)筋、轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座、第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂、第三氣缸、第三氣缸底座、第三連接軸、主齒輪、第二旋轉(zhuǎn)臂、延伸底座、傳感器安裝座、第一推動(dòng)齒輪A、第一推動(dòng)齒輪B、第一推動(dòng)齒輪C、被動(dòng)主齒輪、第一螺套、導(dǎo)柱、第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿、第二齒輪、第二推動(dòng)齒輪A、第二推動(dòng)齒輪B、第二推動(dòng)齒輪C、第二活塞桿連桿、第二單向推板、第二鏈輪、第二齒輪B、螺母；轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座固定于底座上一起運(yùn)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與轉(zhuǎn)動(dòng)臂底座相連，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，第二旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂相連；所述精確定位模塊包括三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)升降自由度第一氣缸的活塞桿前進(jìn)帶動(dòng)第一活塞桿連桿、第一單向推板，推動(dòng)第一鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由此來(lái)帶動(dòng)第一齒輪A，通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，使得底座沿導(dǎo)柱向上運(yùn)動(dòng)一段距離，而在第一氣缸活塞桿后退時(shí)，底座在導(dǎo)柱上停止運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過(guò)程，最終升到指定位置；對(duì)側(cè)的第二氣缸的活塞桿前進(jìn)帶動(dòng)第二活塞桿連桿、第二單向推板，推動(dòng)第二鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由此來(lái)帶動(dòng)第一齒輪A，通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，使得底座沿導(dǎo)柱向下運(yùn)動(dòng)一段距離，而在第二活塞桿連桿后退時(shí)，底座在導(dǎo)柱上停止運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上述過(guò)程，最終下降到指定位置；第一旋轉(zhuǎn)自由度第一推動(dòng)齒輪A、第一推動(dòng)齒輪B、第一推動(dòng)齒輪C在氣缸的推動(dòng)下依次運(yùn)動(dòng)，每個(gè)推動(dòng)齒輪都能使被動(dòng)主齒輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度，當(dāng)依次推動(dòng)的次序?yàn)榈谝煌苿?dòng)齒輪A-第一推動(dòng)齒輪B-第一推動(dòng)齒輪C-第一推動(dòng)齒輪A-第一推動(dòng)齒輪B……時(shí)，被動(dòng)主齒輪可以帶動(dòng)第一螺套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，當(dāng)推動(dòng)次序變?yōu)榈谝煌苿?dòng)齒輪C-第一推動(dòng)齒輪B-第一推動(dòng)齒輪A-第一推動(dòng)齒輪C-第一推動(dòng)齒輪B-第一推動(dòng)齒輪A……時(shí)，被動(dòng)主齒輪帶動(dòng)第一螺套順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第二旋轉(zhuǎn)自由度第二推動(dòng)齒輪A、第二推動(dòng)齒輪B、第二推動(dòng)齒輪C在氣缸的推動(dòng)下依次運(yùn)動(dòng)，每個(gè)推動(dòng)齒輪都能使被動(dòng)主齒輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度，當(dāng)依次推動(dòng)的次序?yàn)榈诙苿?dòng)齒輪A-第二推動(dòng)齒輪B-第二推動(dòng)齒輪C-第二推動(dòng)齒輪A-第二推動(dòng)齒輪B……時(shí)，被動(dòng)主齒輪可以帶動(dòng)第一螺套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，當(dāng)推動(dòng)次序變?yōu)榈诙苿?dòng)齒輪C-第二推動(dòng)齒輪B-第二推動(dòng)齒輪A-第二推動(dòng)齒輪C-第二推動(dòng)齒輪B-第二推動(dòng)齒輪A……時(shí)，被動(dòng)主齒輪帶動(dòng)第一螺套順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的核磁共振穿刺手術(shù)定位機(jī)器人，其特征在于，所述的穿刺定向模塊包括定向底板、支撐桿、旋轉(zhuǎn)座、第四氣缸底板、定板、導(dǎo)軌、動(dòng)板、推桿、第二螺桿、導(dǎo)軌底板、第一旋轉(zhuǎn)底板、第二旋轉(zhuǎn)底板、第二推動(dòng)鏈輪、第四活塞桿連桿、第二單向推板、第四氣缸；旋轉(zhuǎn)座與定向底板相連，并且能帶動(dòng)其余零件一起旋轉(zhuǎn)，通過(guò)兩個(gè)氣缸的推動(dòng)，帶動(dòng)第二螺桿的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為動(dòng)板、推桿的運(yùn)動(dòng)；通過(guò)改變距離，改變第一旋轉(zhuǎn)底板、第二旋轉(zhuǎn)底板的角度，定好穿刺方向。
5.如權(quán)利要求1所述的核磁共振穿刺手術(shù)定位機(jī)器人，其特征在于，所述的穿刺模塊包括穿刺底板、第一傳動(dòng)軸、從動(dòng)輪、第五氣缸、第五氣缸底座、延長(zhǎng)桿、第二推板、第一主動(dòng)輪、第三推動(dòng)鏈輪、齒條、穿刺針固定板、穿刺針、第二傳動(dòng)軸、第二主動(dòng)輪；穿刺底板的下部分與身體接觸，凸臺(tái)上放置顯影劑，便于在核磁共振下顯影，以確定穿刺點(diǎn)位置；氣缸推動(dòng)第三推動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)第二傳動(dòng)軸、第一主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)，由于配合，第三推動(dòng)鏈輪向下運(yùn)動(dòng)， 穿刺針固定板、穿刺針隨齒條運(yùn)動(dòng)，完成穿刺過(guò)程；另一側(cè)氣缸推動(dòng)第三推動(dòng)鏈輪時(shí)，帶動(dòng)第二主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于多了一個(gè)從動(dòng)輪，第三推動(dòng)鏈輪向上運(yùn)動(dòng)，穿刺針固定板、穿刺針隨齒條運(yùn)動(dòng)，完成穿刺針的拔出過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的核磁共振下穿刺手術(shù)定位機(jī)器人，包括預(yù)定位模塊、精確定位模塊、穿刺定向模塊、穿刺模塊，其中預(yù)定位模塊、精確定位模塊、穿刺定向模塊和穿刺模塊依次相連。本發(fā)明具有六自由度，通過(guò)控制每個(gè)自由度，最終實(shí)現(xiàn)穿刺針與靶點(diǎn)在同一直線上，自動(dòng)完成穿刺過(guò)程，尺寸小巧，操作簡(jiǎn)單，有效的解決了徒手穿刺的弊端，提高了穿刺效率。
文檔編號(hào)A61B17/34GK102499761SQ20111036397
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者于海龍, 孟紀(jì)超, 張振峰, 許東, 謝叻, 饒玲軍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)