本發明涉及機器人,具體來說,涉及一種小型半自動穿刺止血裝置及使用方法。
背景技術:
1、目前,微波/射頻消融技術已經成為醫療手術中的熱門技術,該技術使用超聲圖像作為輔助,用來找到病灶位置,然后由經驗醫師完成進針的操作,一直到消融針抵達病灶位置,利用針尖高溫實現止血。考慮到患者存在很大個體差異,體內不確定因素較多,手術往往以經驗醫師手動穿刺為主。但是,手動穿刺的不穩定性、經驗醫師培養的高成本,特別是手術設備往往十分沉重,使得該技術的普及和拓展難以進行。因此,為了更好的利用該技術,有必要設計一種小型半自動穿刺止血裝置。
2、針對相關技術中的問題,目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現思路
1、針對相關技術中的問題,本發明提出一種小型半自動穿刺止血裝置及使用方法,以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。
2、為此,本發明采用的具體技術方案如下:
3、根據本發明的一個方面,提供了一種小型半自動穿刺止血裝置,包括穿刺止血機構,穿刺止血機構的底部連接有連接線,連接線的端部連接有控制系統,控制系統的一側連接有通信線,通信線的端部連接有上位機。
4、進一步的,穿刺止血機構包括穿刺機構外殼,穿刺機構外殼的一端頂部開設有滑動槽,滑動槽的內部設置有力傳感器夾具。
5、進一步的,力傳感器夾具的頂部一端設置有力傳感器,力傳感器的一端開設有卡槽,力傳感器的頂部設置有穿刺針外殼,穿刺針外殼的一端底部設置有卡板,卡板與卡槽之間通過蝶形手柄螺栓固定。
6、進一步的,穿刺針外殼的一端連接有穿刺針,穿刺機構外殼的頂部另一端設置有若干與穿刺針相配的針架。
7、進一步的,穿刺針外殼的內部一端設置有直流無刷電機,直流無刷電機的輸出軸連接有聯軸器,聯軸器的一端連接有滾珠絲杠,滾珠絲杠的圓周外部套設有絲杠滑塊,且絲杠滑塊的頂部與力傳感器夾具的底部相連接。
8、進一步的,穿刺機構外殼的頂部一側設置有弧形固定板一,弧形固定板一的頂端開設有若干卡位槽,卡位槽的內部設置有卡位柱,卡位柱的頂部一側設置有超聲探頭夾具固定件,超聲探頭夾具固定件的頂部一端配合設置有超聲探頭夾具活動件,超聲探頭夾具活動件與超聲探頭夾具固定件頂部之間通過快拆螺栓一相連。
9、進一步的,穿刺機構外殼的一側遠離弧形固定板一的一端設設置有弧形固定板二,弧形固定板二的頂端開設有滑槽,滑槽的內部設置快拆螺栓二,且快拆螺栓二與快拆螺栓一結構相同,快拆螺栓二的頂部與超聲探頭夾具固定件一端底部貫穿連接,超聲探頭夾具活動件與超聲探頭夾具固定件之間設置有超聲探頭。
10、進一步的,快拆螺栓一包括設置在超聲探頭夾具活動件與超聲探頭夾具固定件頂部之間的螺栓,螺栓的端部設置有連接盤,連接盤的外側設置有凸輪,凸輪的底部且位于螺栓的圓周外部設置有活動件。
11、根據本發明的另一個方面,還提供了一種小型半自動穿刺止血使用方法,該小型半自動穿刺止血使用方法包括以下步驟:
12、s1、使用快拆螺栓一將超聲探頭裝配到穿刺止血機構上;
13、s2、通過蝶形手柄螺栓將穿刺針固定到穿刺止血機構上,并確保穿刺止血機構與超聲探頭的相對位置和角度調整到預設的位置;
14、s3、根據超聲圖像的引導,調整超聲探頭和穿刺針的夾角,確保超聲探頭及穿刺針與預設的超聲引導線一致,并通過快拆螺栓二調節角度,鎖定穿刺針與超聲探頭的相對位置;
15、s4、啟動直流無刷電機驅動滾珠絲杠,使絲杠滑塊及穿刺針沿著設定的軸向移動;
16、s5、通過編碼器反饋直流無刷電機的速度和位置,并使用電機速度閉環控制算法實時調整電機的速度,以匹配預設的目標速度,確保穿刺動作的平滑和精確;
17、s6、觀察超聲圖像,找到出血點,將預設的超聲引導線與出血點重合并設定進針速度,控制穿刺止血機構進針至出血點后停止;
18、s7、對出血點進行止血,觀察超聲圖像,監測止血效果,完成止血后,設定退針速度,控制穿刺止血機構退針,完成手術。
19、進一步的,電機速度閉環控制算法的公式為:
20、
21、其中,u(t)為控制量;
22、e(t)為當前采樣與目標值的誤差;
23、e(t-1)為上一次采樣與目標值的誤差;
24、kp為比例項;
25、ki為積分項;
26、kd為微分項參數;
27、dt為微分符號。
28、本發明的有益效果為:
29、1、本發明集成穿刺針與超聲探頭于一體,單手即可完成尋找出血點、穿刺針進針角度,方便操作者進行手術,降低了對操作者的要求,方便該止血裝置的擴展。
30、2、本發明具有便攜性的優勢,在保證強度的情況下盡量做到輕量化,減輕操作者的手部重量,方便手術進行,并結合便攜式超聲設備與消融設備,可應用于野外等難以進行大型手術艱苦環境下的緊急內部止血手術。
31、3、本發明穿刺針的進退針姿態穩定,夾角穩定可調,相較于傳統手動穿刺穩定性更高,速度更穩定,安全性更好,可實時了解穿刺速度與穿刺力大小。
1.一種小型半自動穿刺止血裝置,包括穿刺止血機構(1),其特征在于,所述穿刺止血機構(1)的底部連接有連接線(2),所述連接線(2)的端部連接有控制系統(3),所述控制系統(3)的一側連接有通信線(4),所述通信線(4)的端部連接有上位機(5)。
2.根據權利要求1所述的一種小型半自動穿刺止血裝置,其特征在于,所述穿刺止血機構(1)包括穿刺機構外殼(101),所述穿刺機構外殼(101)的一端頂部開設有滑動槽(102),所述滑動槽(102)的內部設置有力傳感器夾具(103)。
3.根據權利要求2所述的一種小型半自動穿刺止血裝置,其特征在于,所述力傳感器夾具(103)的頂部一端設置有力傳感器(104),所述力傳感器(104)的一端開設有卡槽(105),所述力傳感器(104)的頂部設置有穿刺針外殼(106),所述穿刺針外殼(106)的一端底部設置有卡板(107),所述卡板(107)與所述卡槽(105)之間通過蝶形手柄螺栓(108)固定。
4.根據權利要求3所述的一種小型半自動穿刺止血裝置,其特征在于,所述穿刺針外殼(106)的一端連接有穿刺針(109),所述穿刺機構外殼(101)的頂部另一端設置有若干與所述穿刺針(109)相配的針架(1010)。
5.根據權利要求4所述的一種小型半自動穿刺止血裝置,其特征在于,所述穿刺針外殼(106)的內部一端設置有直流無刷電機(1011),所述直流無刷電機(1011)的輸出軸連接有聯軸器(1012),所述聯軸器(1012)的一端連接有滾珠絲杠(1013),所述滾珠絲杠(1013)的圓周外部套設有絲杠滑塊(1014),且所述絲杠滑塊(1014)的頂部與所述力傳感器夾具(103)的底部相連接。
6.根據權利要求5所述的一種小型半自動穿刺止血裝置,其特征在于,所述穿刺機構外殼(101)的頂部一側設置有弧形固定板一(1015),所述弧形固定板一(1015)的頂端開設有若干卡位槽(1016),所述卡位槽(1016)的內部設置有卡位柱(1017),所述卡位柱(1017)的頂部一側設置有超聲探頭夾具固定件(1018);
7.根據權利要求6所述的一種小型半自動穿刺止血裝置,其特征在于,所述穿刺機構外殼(101)的一側遠離所述弧形固定板一(1015)的一端設設置有弧形固定板二(1021),所述弧形固定板二(1021)的頂端開設有滑槽(1022),所述滑槽(1022)的內部設置快拆螺栓二(1023),且所述快拆螺栓二(1023)與所述快拆螺栓一(1020)結構相同;
8.根據權利要求7所述的一種小型半自動穿刺止血裝置,其特征在于,所述快拆螺栓一(1020)包括設置在所述超聲探頭夾具活動件(1019)與所述超聲探頭夾具固定件(1018)頂部之間的螺栓(1025),所述螺栓(1025)的端部設置有連接盤(1026),所述連接盤(1026)的外側設置有凸輪(1027),所述凸輪(1027)的底部且位于所述螺栓(1025)的圓周外部設置有活動件(1028)。
9.一種小型半自動穿刺止血使用方法,用于實現權利要求1-8中任一項所述的小型半自動穿刺止血裝置的使用,其特征在于,該小型半自動穿刺止血使用方法包括以下步驟:
10.根據權利要求9所述的一種小型半自動穿刺止血使用方法,其特征在于,所述電機速度閉環控制算法的公式為: