專利名稱：高強度聚焦超聲手術中的立體定位系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種立體定位系統，特別是一種高強度聚焦超聲手術中的立體定位系統，屬于醫療器械領域。
背景技術：
高強度聚焦超聲手術是最近無損手術領域內的研究熱點，它的原理是通過一定的方式使體外換能器發出的超聲波聚焦到體內一個比較小的焦點區域，該區域的能量相對集中，可在1秒左右時間使人體組織溫度迅速上升到70℃以上；通過該高溫焦點來治療疾病。立體定位系統是高強度聚焦超聲手術中必不可少的部分，它可以把病人的患病部位和超聲治療的功能模塊很好的對齊，并在治療過程中產生移動，使病人和超聲治療的功能模塊的相對位置發生變化，對整個發病部位進行全方位多角度的治療。
經文獻檢索發現目前中國專利中有關的用于超聲治療的立體定位系統或裝置的專利有中國專利98100283.8，專利名稱是高強度聚焦超聲掃描治療系統，他的特征為一種高強度聚焦超聲腫瘤掃描治療系統，由組合探頭、功率源、B超機、多維數控運動裝置，真空脫氣水裝置、治療床及計算機部分組成。由B超探頭和發生治療聚焦超聲治療探頭組合成的組合探頭，其超聲發射端設置在多維運動裝置上，該運動裝置在計算機控制下進行體外掃描運動。從而使治療探頭產生的高聲強的焦域(空間點)在體內進行掃描運動，由于在高聲強作用下，該焦域處組織瞬時產生大于70℃的高溫和受到劇烈的空化機械作用，產生變性壞死。這樣就可以通過體外的掃描運動達到治療體內腫瘤的目的。但其缺點是B超成像只是一個平面上的圖像，不足以反應焦點在整個治療過程中的對病變組織的作用，而且不利于使用B超圖像定位。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種高強度聚焦超聲手術中的立體定位系統，使其對已有的高強度聚焦超聲治療定位系統的局限性進行改進，利用高強度聚焦超聲在人體外聚焦對人體內器官病變進行準確定位、無損治療，從而實現實時三維圖像監控超聲治療過程和三自由度精確定位調節。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明主要包括C形臂機構、機架(一)、治療頭內機構總成、三維運動床體，其連接方式為三維運動床體固定在地面上，機架設置在三維運動床體的縱向中線的外側，C形臂機構設置在機架(一)上，治療頭內機構總成設置在C形臂機構的一端，和C形臂機構一起擺動。C形臂機構的使用使得整個治療系統具有開放式的結構，可以方便病人的治療；三維運動床體的使用使得定位系統成為冗余定位系統，可以在不同的方位和姿態，完成對同一部位的定位，使得定位過程具有較大的靈活性。
C形臂機構包括C形臂、C形臂上下擺動機構、C形臂左右擺動機構、電機及減速器、電機(一)、C形臂滑道，其連接方式為電機及減速器設置C形臂滑道的一側，C形臂設置在C形臂滑道中；電機及減速器的輸出軸帶動C形臂上下擺動機構，使C形臂在C形臂滑道內運動，從而使C形臂產生上下擺動，同時C形臂滑道固定連接到C形臂左右擺動機構的輸出軸，和C形臂左右擺動機構一起運動，電機(一)和C形臂左右擺動機構的渦輪軸相連，帶動C形臂左右擺動機構的蝸桿運動，電機(一)的兩個方向的轉動可以實現蝸桿的左右擺動，C形臂左右擺動機構設置在機架(二)上。
治療頭內機構總成包括電機、高強度超聲換能器、圓筒形機架、換能器上下移動機構、電機(二)、換能器左右機構、電機(三)、換能器前后機構、電機(四)、機架(三)、B超探頭擺動機構，其連接方式為高強度超聲換能器通過中間的一個孔和B超探頭擺動機構密封連接，保證換能器的中心軸線和B超探頭的中線重合，高強度超聲換能器和B超探頭擺動機構設置在圓筒形機架上，電機和B超探頭擺動機構間通過一級減速齒輪連接在一起，形成運動副，電機也設置在圓筒形機架上面；圓筒形機架設置在換能器上下移動機構的活動螺母上，和換能器上下移動機構的螺母一起在電機(二)驅動絲杠的帶動下隨螺母上下移動，電機(二)和換能器上下移動機構通過螺母絲杠運動副連接在一起，電機(二)驅動絲杠轉動，螺母和換能器上下移動機構固接在一起，和換能器上下移動機構形成一個整體設置在換能器前后移動機構的螺母絲杠運動副的螺母上而，在電機(四)驅動絲杠的帶動下隨螺母前后移動，而換能器前后移動機構的絲杠和電機(四)設置在換能器左右移動機構的螺母絲杠運動副的活動螺母上面，在電機(二)驅動絲杠的帶動下隨螺母做左右移動，換能器左右移動螺母絲杠機構的絲杠和電機(二)一起與機架(三)固定連接，機架(三)設置在C形臂機構的一端，隨C形臂機構一起運動。
三維運動床體包括床體、床體上下移動絲機構、剪刀叉、電機(五)、床體左右移動機構、電機(六)、床體前后移動機構、電機(七)，床體和床體前后移動機構的齒形帶槽固定聯接，在電機(七)驅動的齒輪的帶動下隨齒形帶槽一起前后移動，電機(七)和其驅動的齒輪設置在床體下面的一級框架上面，形成一個部件和床體左右移動機構的齒條固定聯接，在電機(六)驅動的齒輪的帶動下左右移動，床體左右移動機構設置在剪刀叉的上部的一級框架上，在電機(五)驅動的絲杠的帶動下隨剪刀叉一起上下移動，剪刀叉和電機(五)通過絲杠螺母機構連接在一起，形成運動副，剪刀叉的動滑塊設置在剪刀叉下面的框架上的滑道中，該框架直接固定在地面上，電機(五)也設置在剪刀叉的下面一級框架上。
使用時，讓病人在床體處于零位時躺到床上，啟動計算機程序，驅動各個電機轉動，使C形臂、床體及病人、治療頭的位置向事先規劃好的位置運動，讓病人的發病部位(標記部位)先和治療頭貼合，這就完成外部定位。當病人的發病部位(標記部位)和治療頭貼合后，利用治療頭內的電機帶動B超探頭可以進行±180°正反轉可以實現病人的實時檢查和和治療監測。在治療規劃最終確定后，就可以利用計算機發出指令驅動治療頭內的各個坐標運動機構產生運動，在治療頭內部運動機構的帶動下進行腫瘤的精確定位。精確定位完成后，治療頭內部的機構帶動換能器和B超探頭按照治療規劃的結果運動，實施治療，讓整個腫瘤體都被焦點燒蝕過，確保治療效果。
本發明具有實質性特點和顯著進步，本發明系統采用一種開放式的結構實現其他的系統需要采用封閉式桁架機構才能實現的全身定位功能，避免了在治療過程中對病人的約束，同時在治療頭內設置了一組精確定位系統和B超成像機構，實現了治療的同時進行監控的功能和實時定位調整功能。
圖1本發明總體組成結構示意2本發明C形臂機構結構主視示意3本發明C形臂機構結構側視示意4本發明治療頭內機構總成結構示意5本發明三維運動床體結構示意6本發明治療頭內機構總成剖面圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發明主要包括C形臂機構1、機架2、治療頭內機構總成3、三維運動床體4，其連接方式為三維運動床體4固定在地面上，機架2設置在三維運動床體4的縱向中線的外側，C形臂機構1設置在機架2上，治療頭內機構總成3設置在C形臂機構1的一端，和C形臂機構1一起擺動。
C形臂機構1包括C形臂5、C形臂左右擺動機構6、C形臂上下擺動機構7、電機及減速器8、電機9、C形臂滑道10，其連接方式為電機及減速器8設置在C形臂滑道10的一側，C形臂5設置在C形臂滑道10中，C形臂滑道10固定連接到C形臂左右擺動機構6的輸出軸，和C形臂左右擺動桿機構6一起運動，電機9和C形臂左右擺動機構6的渦輪軸相連，通過電機9兩個方向的轉動帶動C形臂左右擺動機構6的蝸桿左右擺動，C形臂左右擺動機構6和電機9設置在機架2上。
治療頭內機構總成3包括電機11、高強度超聲換能器12、圓筒形機架13、換能器上下移動機構14、電機15、換能器左右移動機構16、電機17、換能器前后移動機構18、電機19、機架20、B超探頭擺動機構21，其連接方式為高強度超聲換能器12通過中間的一個孔和B超探頭擺動機構21密封連接，高強度超聲換能器12的中心軸線和B超探頭擺動機構21的中線重合，電機11和B超探頭擺動機構21間通過一級減速齒輪連接在一起，形成運動副，高強度超聲換能器12和B超探頭擺動機構21設置在圓筒形機架13上，圓筒形機架13設置在換能器上下移動機構14的活動螺母上，和換能器上下移動機構14的螺母一起在電機15驅動絲杠的帶動下隨螺母上下移動，電機15和換能器上下移動機構14通過螺母絲杠運動副連接在一起，電機15驅動絲杠轉動，螺母和換能器上下移動機構14固接在一起，形成一個整體設置在換能器前后移動機構18的螺母絲杠運動副的螺母上面，在電機19驅動絲杠的帶動下隨螺母前后移動，換能器前后移動機構18的絲杠和電機19設置在換能器左右移動機構的螺母絲杠運動副的活動螺母上面，在電機17驅動絲杠的帶動下隨螺母左右移動，換能器左右移動螺母絲杠機構的絲杠和電機17一起與機架20固定連接，機架20設置在C形臂機構1的一端，隨C形臂機構1一起運動。
三維運動床體4包括床體22、床體上下移動機構23、剪刀叉24、電機25、床體左右移動機構26、電機27、床體前后移動機構28、電機29，其連接方式為床體22和床體前后移動機構28的齒形帶槽固定聯接，在電機29驅動的齒輪的帶動下隨齒形帶槽一起前后移動，電機29和其驅動的齒輪設置在床體22下面的一級框架上面，形成一個部件和床體左右移動機構26的齒條固定聯接，在電機27驅動的齒輪的帶動下左右移動，床體左右移動機構26設置在剪刀叉24的上部的一級框架上，在電機25驅動的絲杠的帶動下隨剪刀叉24一起上下移動，剪刀叉24和電機25連接在一起，形成運動副，剪刀叉24的動滑塊設置在剪刀叉24下面的框架上的滑道中，該框架直接固定在地面上，電機25也設置在剪刀叉24的下面一級框架上。
權利要求
1.一種高強度聚焦超聲手術中的機器人立體定位系統，主要包括C形臂機構(1)、機架(2)、治療頭內機構總成(3)、三維運動床體(4)，其特征在于連接方式為三維運動床體(4)固定在地面上，機架(2)設置在三維運動床體(4)的縱向中線的外側，C形臂機構(1)設置在機架(2)上，治療頭內機構總成(3)設置在C形臂機構(1)的一端，和C形臂機構(1)一起擺動。
2.根據權利要求1所述的這種高強度聚焦超聲手術中的立體定位系統，其特征是C形臂機構1包括C形臂(5)、C形臂左右擺動機構(6)、C形臂上下擺動機構(7)、電機及減速器(8)、電機(9)、C形臂滑道(10)，其連接方式為電機及減速器(8)設置在C形臂滑道(10)的一側，C形臂(5)設置在C形臂滑道(10)中，C形臂滑道(10)固定連接到C形臂左右擺動機構(6)的輸出軸，和C形臂左右擺動桿機構(6)一起運動，電機(9)和C形臂左右擺動機構(6)的渦輪軸相連，通過電機(9)兩個方向的轉動帶動C形臂左右擺動機構(6)的蝸桿左右擺動，C形臂左右擺動機構(6)和電機(9)設置在機架(2)上。
3.根據權利要求1所述的這種高強度聚焦超聲手術中的立體定位系統，其特征是治療頭內機構總成(3)包括電機(11)、高強度超聲換能器(12)、圓筒形機架(13)、換能器上下移動機構(14)、電機(15)、換能器左右移動機構(16)、電機(17)、換能器前后移動機構(18)、電機(19)、機架(20)、B超探頭擺動機構(21)，其連接方式為高強度超聲換能器(12)通過中間的一個孔和B超探頭擺動機構(21)密封連接，高強度超聲換能器(12)的中心軸線和B超探頭擺動機構(21)的中線重合，電機(11)和B超探頭擺動機構(21)間通過一級減速齒輪連接在一起，形成運動副，高強度超聲換能器(12)和B超探頭擺動機構(21)設置在圓筒形機架(13)上，圓筒形機架(13)設置在換能器上下移動機構(14)的活動螺母上，和換能器上下移動機構(14)的螺母一起在電機(15)驅動絲杠的帶動下隨螺母上下移動，電機(15)和換能器上下移動機構(14)通過螺母絲杠運動副連接在一起，電機(15)驅動絲杠轉動，螺母和換能器上下移動機構(14)固接在一起，形成一個整體設置在換能器前后移動機構(18)的螺母絲杠運動副的螺母上面，在電機(19)驅動絲杠的帶動下隨螺母前后移動，換能器前后移動機構(18)的絲杠和電機(19)設置在換能器左右移動機構的螺母絲杠運動副的活動螺母上面，在電機(17)驅動絲杠的帶動下隨螺母左右移動，換能器左右移動螺母絲杠機構的絲杠和電機(17)一起與機架(20)固定連接，機架(20)設置在C形臂機構(1)的一端，隨C形臂機構(1)一起運動。
4.根據權利要求1所述的這種高強度聚焦超聲手術中的立體定位系統，其特征是三維運動床體(4)包括床體(22)、床體上下移動機構(23)、剪刀叉(24)、電機(25)、床體左右移動機構(26)、電機(27)、床體前后移動機構(28)、電機(29)，其連接方式為床體(22)和床體前后移動機構(28)的齒形帶槽固定聯接，在電機(29)驅動的齒輪的帶動下隨齒形帶槽一起前后移動，電機(29)和其驅動的齒輪設置在床體(22)下面的一級框架上面，形成一個部件和床體左右移動機構(26)的齒條固定聯接，在電機(27)驅動的齒輪的帶動下左右移動，床體左右移動機構(26)設置在剪刀叉(24)的上部的一級框架上，在電機(25)驅動的絲杠的帶動下隨剪刀叉(24)一起上下移動，剪刀叉(24)和電機(25)連接在一起，形成運動副，剪刀叉(24)的動滑塊設置在剪刀叉(24)下面的框架上的滑道中，該框架直接固定在地面上，電機(25)也設置在剪刀叉(24)的下面一級框架上。
全文摘要
一種高強度聚焦超聲手術中的立體定位系統，屬于醫療器械領域。主要包括C形臂機構、機架、治療頭內機構總成、三維運動床體，連接方式為三維運動床體固定在地面上，機架設置在三維運動床體的縱向中線的外側，C形臂機構設置在機架上，治療頭內機構總成設置在C形臂機構的一端，和C形臂機構一起擺動。本發明具有實質性特點和顯著進步，本發明系統采用一種開放式的結構實現其他的系統需要采用封閉式桁架機構才能實現的全身定位功能，避免了在治療過程中對病人的約束，同時在治療頭內設置了一組精確定位系統和B超成像機構，實現了治療的同時進行監控的功能和實時定位調整功能。
文檔編號A61B19/00GK1410031SQ0214532
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月21日 優先權日2002年11月21日
發明者馬培蓀, 項林清, 朱明煥, 潘剛, 陳亞珠, 周貴興 申請人:上海交通大學