基于絲傳動的具有遠端運動中心的穿刺裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療器械領域，屬于醫學、機械、自動化交叉的前沿學科，特別涉及基于超聲、CT和核磁共振等圖像導航的近距離細長針穿刺機構。
【背景技術】
[0002]穿刺裝置在外科醫療領域具有廣泛的應用，尤其近年來，隨著微創手術技術的不斷發展，細長針穿刺被廣泛應用到放射性粒子植入、活檢等微創手術中。例如在腫瘤診斷及治療方面，細長針穿刺已經成為一種重要的方法。該方法具有創傷小，治療準確等優勢；同時結合圖像導航技術，在CT、超聲及核磁等圖像的指引下，能夠將穿刺針更準確地植入到微小靶區部位，來實現準確的疾病檢測和治療，該方法成為近年來國內外的研究熱點。圖像導航穿刺手術一般分為圖像定位和穿刺針植入兩個互相交叉的過程。當前國內外的植入針的穿刺多為經圖像儀器定位后，醫生親自手動植入穿刺針，該過程依賴于醫生的操作經驗，手術耗時長，治療成本高，危險系數高。
【發明內容】
[0003]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于絲傳動的具有遠端運動中心(RCM)的穿刺裝置，該裝置能夠自動實現細長針的準確穿刺。
[0004]本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種基于絲傳動的具有遠端運動中心的穿刺裝置，包括底板、姿態調整模塊和穿刺針植入模塊；所述底板設有圓形安裝通孔；所述姿態調整模塊包括與所述圓形安裝通孔轉動連接的旋轉臺，在所述旋轉臺上固裝有圓弧形導軌，所述圓弧形導軌的中心軸線與所述旋轉臺的中心軸線垂直相交于一點，該點為該穿刺裝置遠端運動中心；在所述圓弧形導軌上裝配有斜偏滑塊，在所述斜偏滑塊上固接有斜偏驅動絲；在所述旋轉臺上纏繞有傾向驅動絲；所述穿刺針植入模塊包括與所述斜偏滑塊固接的支承座和支撐板，所述支承座與驅動輪通過轉動軸承連接，在所述驅動輪上纏繞有穿刺驅動絲，在所述驅動輪上固接有與其垂直的驅動桿，在所述驅動桿上設有與其滑動連接的穿刺滑塊，在所述穿刺滑塊上設有與其轉動連接的針夾，在所述針內設有可插拔的啞鈴狀套筒，所述套筒與始終經過該穿刺裝置遠端運動中心的穿刺針固接；在所述針夾的上方設有導向鉗，所述導向鉗的鉗口環繞在穿刺針的周圍。
[0005]所述導向鉗設有與所述支撐板形成一體的固定臂和活動臂，所述活動臂通過銷軸與所述支撐板轉動連接，在所述銷軸上纏繞有鉗臂驅動絲，所述導向鉗的鉗口形成在所述固定臂和所述活動臂的前部。
[0006]在所述圓弧形導軌的兩端各安裝有一導輪，在所述圓弧形導軌的上表面上設有導槽，所述斜偏驅動絲繞過所述導槽和所述導輪。
[0007]本發明具有的優點和積極效果是:
[0008]— )該裝置采用絲傳動來實現穿刺針的姿態和位置調整，使得整體結構更加緊湊，并且具有更好的兼容性，能夠應用于核磁和CT環境下，為實現圖像導航下的穿刺提供可能。
[0009]二)該裝置具有固定的遠端運動中心點，穿刺針始終經過這個固定點，提高了整個裝置的穩定性和安全性。
[0010]三)整個過程能夠實現全自動，能夠在CT或核磁成像腔孔內實現穿刺針的穿刺，減少了治療時間，降低了治療成本，提升了患者的舒適度，降低了醫生的勞動強度。
[0011]四)該裝置可以作為手術機器人的末端執行器，也可以單獨使用，代替醫生手動穿刺，克服了傳統手術過程中植入速度慢，植入位置不準確的弊端，能夠極大地提高穿刺針植入的速度和精度，提高手術的成功率，從而為新型機器人輔助微創外科手術開辟了一條新的途徑。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的結構示意圖；
[0013]圖2為本發明的姿態調整模塊結構示意圖；
[0014]圖3為本發明的穿刺針植入模塊結構示意圖；
[0015]圖4為本發明的導向鉗的結構示意圖。
[0016]圖中:1、底板；2、套筒；3、旋轉臺；4、固定板；5、穿刺針；6、驅動輪；7、驅動桿；8、針夾；9、穿刺滑塊；10、導向鉗；10-1、固定臂；10-2、活動臂；11、鉗臂驅動絲；12、支撐板；13、穿刺驅動絲；14、支承座；15、斜偏滑塊；16、圓弧形導軌；17、斜偏驅動絲；18、導輪；19、傾向驅動絲。
【具體實施方式】
[0017]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0018]請參閱圖1?圖4，一種基于絲傳動的具有遠端運動中心的穿刺裝置，包括底板1、姿態調整模塊和穿刺針植入模塊。
[0019]所述底板設有圓形安裝通孔。
[0020]所述姿態調整模塊包括與所述圓形安裝通孔轉動連接的旋轉臺3，在所述旋轉臺3上固裝有固定板4，在固定板4上固裝有圓弧形導軌16，所述圓弧形導軌16的中心軸線與所述旋轉臺3的中心軸線垂直相交于一點，該點為該穿刺裝置遠端運動中心；在所述圓弧形導軌16上裝配有斜偏滑塊15，在所述斜偏滑塊15上固接有斜偏驅動絲17 ;在所述旋轉臺3上纏繞有傾向驅動絲19。
[0021]所述穿刺針植入模塊包括與所述斜偏滑塊15固接的支承座14和支撐板12，所述支承座14與驅動輪6通過轉動軸承連接，在所述驅動輪6上纏繞有穿刺驅動絲13，在所述驅動輪6上固接有與其垂直的驅動桿7，在所述驅動桿7上設有與其滑動連接的穿刺滑塊9，在所述穿刺滑塊9上設有與其轉動連接的針夾8，在所述針夾8內設有可插拔的啞鈴狀套筒2，所述套筒2與始終經過該穿刺裝置遠端運動中心的穿刺針5固接；在所述針夾8的上方設有導向鉗11，所述導向鉗11的鉗口環繞在穿刺針5的周圍，對穿刺針5起到周向限位和導向的作用。
[0022]在本實例中，所述導向鉗10設有與所述支撐板12形成一體的固定臂10-1和活動臂10-2，所述活動臂10-2通過銷軸與所述支撐板12轉動連接，在所述銷軸上纏繞有鉗臂驅動絲11，所述導向鉗10的鉗口形成在所述固定臂10-1和所述活動臂10-2的前部。使鉗臂驅動絲11帶動活動臂10-2打開，放開對穿刺針5的約束；驅動斜偏驅動絲17，帶動斜偏滑塊15順時針旋轉，使針夾8與套筒2分離，進一步放開對穿刺針5的約束。以上兩步驟用來實現在穿刺完成之后，讓穿刺針能夠隨著患者組織運動而運動，進一步提高安全性。在所述圓弧形導軌16的兩端各安裝有一導輪18，在所述圓弧形導軌16的上表面上設有導槽，所述斜偏驅動絲17繞過所述導槽和所述導輪18。
[0023]本發明的工作原理:
[0024]將底板I固定在其他醫療機械臂上或者直接固定在患者身上。首先通過醫療成像設備及相應導航系統確定穿刺針的姿態:使斜偏驅動絲17帶動斜偏滑塊15沿圓弧形導軌16移動，進而使穿刺針5傾斜至預設的斜偏角度；使傾向驅動絲19帶動旋轉臺3轉動，進而使穿刺針5的傾斜方向沿周向改變，直至達到穿刺針的預設姿態。
[0025]穿刺針達到預設姿態后，使穿刺驅動絲13帶動驅動輪6轉動，驅動輪6帶動驅動桿7擺動，進而使穿刺滑塊9在驅動桿7上滑動。在穿刺滑塊9和導向鉗10的協同作用下，穿刺針5沿軸向移動，實施穿刺動作。
[0026]盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于絲傳動的具有遠端運動中心的穿刺裝置，其特征在于，包括底板、姿態調整模塊和穿刺針植入模塊； 所述底板設有圓形安裝通孔； 所述姿態調整模塊包括與所述圓形安裝通孔轉動連接的旋轉臺，在所述旋轉臺上固裝有圓弧形導軌，所述圓弧形導軌的中心軸線與所述旋轉臺的中心軸線垂直相交于一點，該點為該穿刺裝置遠端運動中心；在所述圓弧形導軌上裝配有斜偏滑塊，在所述斜偏滑塊上固接有斜偏驅動絲；在所述旋轉臺上纏繞有傾向驅動絲； 所述穿刺針植入模塊包括與所述斜偏滑塊固接的支承座和支撐板，所述支承座與驅動輪通過轉動軸承連接，在所述驅動輪上纏繞有穿刺驅動絲，在所述驅動輪上固接有與其垂直的驅動桿，在所述驅動桿上設有與其滑動連接的穿刺滑塊，在所述穿刺滑塊上設有與其轉動連接的針夾，在所述針內設有可插拔的啞鈴狀套筒，所述套筒與始終經過該穿刺裝置遠端運動中心的穿刺針固接； 在所述針夾的上方設有導向鉗，所述導向鉗的鉗口環繞在穿刺針的周圍。2.根據權利要求1所述的基于絲傳動的具有遠端運動中心的穿刺裝置，其特征在于，所述導向鉗設有與所述支撐板形成一體的固定臂和活動臂，所述活動臂通過銷軸與所述支撐板轉動連接，在所述銷軸上纏繞有鉗臂驅動絲，所述導向鉗的鉗口形成在所述固定臂和所述活動臂的前部。3.根據權利要求1所述的基于絲傳動的具有遠端運動中心的穿刺裝置，其特征在于，在所述圓弧形導軌的兩端各安裝有一導輪，在所述圓弧形導軌的上表面上設有導槽，所述斜偏驅動絲繞過所述導槽和所述導輪。
【專利摘要】本發明公開了一種基于絲傳動的具有遠端運動中心的穿刺裝置，包括底板、姿態調整模塊和穿刺針植入模塊；所述底板設有圓形安裝通孔；所述姿態調整模塊包括與所述圓形安裝通孔轉動連接的旋轉臺，在所述旋轉臺上固裝有圓弧形導軌，所述圓弧形導軌的中心軸線與所述旋轉臺的中心軸線垂直相交于一點，該點為該穿刺裝置遠端運動中心；在所述圓弧形導軌上裝配有斜偏滑塊，在所述斜偏滑塊上固接有斜偏驅動絲；在所述旋轉臺上纏繞有傾向驅動絲。本發明可以代替醫生手動穿刺，克服了傳統手術過程中植入速度慢，植入位置不準確的弊端，能夠極大地提高穿刺針植入的速度和精度，提高手術的成功率，從而為新型機器人輔助微創外科手術開辟了一條新的途徑。
【IPC分類】A61B17/34
【公開號】CN105193478
【申請號】CN201510684881
【發明人】姜杉, 楊云鵬, 原偉, 邊元, 竇懷素
【申請人】天津大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月20日