[發(fā)明專(zhuān)利]基于絲傳動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)針刺機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210395155.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102908175A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜杉;馮文浩;程超超;婁金龍;甄偉鯤;王浩威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61B17/00
• 分類(lèi)號(hào): A61B17/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)針刺手術(shù)設(shè)備，尤其涉及一種基于絲傳動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)針刺機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前的技術(shù)條件下，前列腺手術(shù)的主要方法是近距離粒子放射治療。即在手術(shù)過(guò)程中將放射性的粒子植入前列腺的病變部位，利用粒子的放射性進(jìn)行治療。然而，通常情況下，手術(shù)過(guò)程是由醫(yī)生手動(dòng)完成的，這就必然會(huì)遇到以下幾方面問(wèn)題：（1）操作精度差。醫(yī)生僅憑肉眼對(duì)核磁儀圖像的觀察，必然存在較大的誤差。而且對(duì)醫(yī)生本身手術(shù)操作經(jīng)驗(yàn)要求較高，一旦有失誤會(huì)對(duì)病人造成不必要的痛苦。（2）無(wú)法實(shí)時(shí)適應(yīng)病人位姿變動(dòng)。在手術(shù)過(guò)程中，病人身體或許會(huì)有輕微的變動(dòng)，導(dǎo)致病變部位偏離預(yù)計(jì)位置。因此，醫(yī)生預(yù)先規(guī)劃好的軌跡路線就需要再次調(diào)整，增加了手術(shù)的重復(fù)工作量。

核磁共振成像（MRI）是現(xiàn)有的成像手段，與傳統(tǒng)的成像技術(shù)（如X射線照射、CT成像等）相比，優(yōu)勢(shì)明顯：避免了輻射作用對(duì)正常人體組織的破壞，因而更加健康；同時(shí)擁有更強(qiáng)的分辨能力，使成像更加精確，為放射性粒子的準(zhǔn)確植入提供了重要保證。但是，多數(shù)核磁共振儀的工作腔內(nèi)都比較狹窄，而且存在很強(qiáng)的磁場(chǎng)，這就對(duì)手術(shù)機(jī)構(gòu)提出了新的限制，主要是以下三點(diǎn)：（1）針刺機(jī)構(gòu)本身及其移動(dòng)過(guò)程不能干擾核磁共振儀的磁場(chǎng)，否則影響成像質(zhì)量；（2）強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境不能影響針刺機(jī)構(gòu)的操作移動(dòng)過(guò)程，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)；（3）整個(gè)機(jī)構(gòu)必須滿足一定的尺寸要求，足夠輕巧，能在狹小的空間內(nèi)完成各個(gè)動(dòng)作。

因此，無(wú)論是針刺機(jī)構(gòu)的主體材料還是驅(qū)動(dòng)設(shè)備，都要滿足核磁兼容的條件，這對(duì)該手術(shù)機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)提出了苛刻的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種基于絲傳動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)針刺機(jī)構(gòu)，屬于一種新型的基于磁共振成像（MRI）導(dǎo)航的微創(chuàng)針刺手術(shù)設(shè)備，可以提高針刺手術(shù)的精度和成功率；在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)控制，提高手術(shù)效率，減少病人痛苦。本發(fā)明綜合了機(jī)構(gòu)學(xué)與醫(yī)學(xué)相關(guān)方面的技術(shù)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)精確定位與針刺動(dòng)作，從而代替醫(yī)生的雙手完成核磁共振環(huán)境下微創(chuàng)手術(shù)的操作過(guò)程。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明基于絲傳動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)針刺機(jī)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是：包括基座靜平臺(tái)和外置電機(jī)座；所述基座靜平臺(tái)的前部設(shè)有U型動(dòng)平臺(tái)，所述U型動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有一兩自由度轉(zhuǎn)頭，所述兩自由度轉(zhuǎn)頭上設(shè)有針刺結(jié)構(gòu)；所述基座靜平臺(tái)(A)的后部固定有控制所述U型動(dòng)平臺(tái)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；所述兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(F)包括兩套分別與U型動(dòng)平臺(tái)左右兩側(cè)頂部連接的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)與一絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)A連接；所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)由依次與所述U型動(dòng)平臺(tái)鉸接的連桿A、絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)A中的螺母、連桿B構(gòu)成；所述絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)A中的絲杠由超聲波電機(jī)A帶動(dòng)；所述U型動(dòng)平臺(tái)包括U型框架，所述U型框架的底部設(shè)有萬(wàn)向輪，所述U型框架內(nèi)口處設(shè)有升降平臺(tái)，所述升降平臺(tái)與U型框架的兩支柱之間分別設(shè)有一絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B，所述絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B中的絲杠底部的軸端從U型框架支柱的底部伸出，所述絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B中絲杠的底端高于所述萬(wàn)向輪的底端；所述升降平臺(tái)呈U字形，所述絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B中的螺母與升降平臺(tái)頂部的兩端固連；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭包括設(shè)置在所述升降平臺(tái)上的支撐圈，所述支撐圈上設(shè)有橫向轉(zhuǎn)軸和縱向轉(zhuǎn)軸，所述橫向轉(zhuǎn)軸、所述針刺結(jié)構(gòu)的中心軸和所述縱向轉(zhuǎn)軸分別與直角坐標(biāo)系的X軸、Y軸和Z軸重合；所述橫向轉(zhuǎn)軸和縱向轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)均分別由絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)A和絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B帶動(dòng)；所述針刺結(jié)構(gòu)中包括與針刺結(jié)構(gòu)的中心軸重合的針體，所述針體由絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)C帶動(dòng)其沿Y軸移動(dòng)；所述兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述U型動(dòng)平臺(tái)在水平面內(nèi)的平動(dòng)，所述升降平臺(tái)實(shí)現(xiàn)所述U型動(dòng)平臺(tái)的上下移動(dòng)；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭實(shí)現(xiàn)針刺結(jié)構(gòu)中心軸的姿態(tài)調(diào)節(jié)，所述針刺結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)針刺動(dòng)作。

進(jìn)一步將，所述絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)A和絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B均分別由超聲波電機(jī)B和超聲波電機(jī)C帶動(dòng)；所述超聲波電機(jī)B與所述絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)A的主動(dòng)絲輪之間、所述超聲波電機(jī)C與所述絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B的主動(dòng)絲輪之間均分別設(shè)有聯(lián)軸器；所述絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)A的被動(dòng)絲輪與所述橫向轉(zhuǎn)軸同軸，所述絲傳動(dòng)結(jié)構(gòu)B的被動(dòng)絲輪與所述縱向轉(zhuǎn)軸同軸。