[發(fā)明專利]基于CT或MRI圖像導(dǎo)航的胸腔穿刺手術(shù)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510091184.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104739512B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜杉;原偉;楊云鵬;邊元;竇懷素
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B34/30
• 分類號(hào): A61B34/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 張金亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，屬于醫(yī)學(xué)、機(jī)械、自動(dòng)化交叉的前沿學(xué)科，特別涉及基于CT或MRI圖像導(dǎo)航的穿刺機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷提高，傳統(tǒng)的醫(yī)療器械越來(lái)越不能滿足人們的需求。手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展腳步越來(lái)越快，機(jī)器人輔助手術(shù)不僅定位精度高、靈巧性強(qiáng)，而且對(duì)患者造成的創(chuàng)傷小，便于術(shù)后恢復(fù)。對(duì)于基于CT(或MRI)圖像導(dǎo)航的胸腔穿刺機(jī)器人來(lái)說(shuō)，其工作空間可描述為人的胸腔輪廓向外延伸200-300mm的近似圓環(huán)形的區(qū)域，由于CT(或MRI)儀器的限制，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)必須十分緊湊才能有效完成相應(yīng)的手術(shù)動(dòng)作。以往的胸腔手術(shù)機(jī)器人多不能滿足使機(jī)械臂從胸腔外部任意位置、角度進(jìn)針的要求，并且調(diào)節(jié)速度慢、精度低，使機(jī)器人自主完成穿刺具有很大的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種基于CT或MRI圖像導(dǎo)航的胸腔穿刺手術(shù)機(jī)器人，該機(jī)器人能夠使機(jī)械臂從胸腔外部任意位置和任意角度進(jìn)針，并且機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，定位精度高，速度快。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種基于CT或MRI圖像導(dǎo)航的胸腔穿刺手術(shù)機(jī)器人，包括弧形支架模塊、三向平移模塊和角度調(diào)整模塊；所述弧形支架模塊包括分設(shè)在前端和后端的兩個(gè)弧形板，兩個(gè)所述弧形板通過(guò)兩根沿縱向設(shè)置的角穩(wěn)定板連接，在每個(gè)所述弧形板的內(nèi)側(cè)固接有不完全內(nèi)齒輪；在位于前端的所述弧形板的前方設(shè)有前端豎向主板，在位于后端的所述弧形板的后方設(shè)有后端豎向主板，所述前端豎向主板和所述后端豎向主板的上部通過(guò)水平支撐軸連接，所述前端豎向主板和所述后端豎向主板的下部安裝有水平設(shè)置的主軸，在所述主軸的兩個(gè)端部各安裝一內(nèi)嚙小齒輪，所述內(nèi)嚙小齒輪與對(duì)應(yīng)的所述不完全內(nèi)齒輪嚙合，所述主軸的后端與所述后端豎向主板通過(guò)后端離合器連接，所述后端離合器的輸入端與動(dòng)力源連接；在所述水平支撐軸上安裝有滾套，所述水平支撐軸通過(guò)所述滾套與所述弧形板的外側(cè)表面滾動(dòng)摩擦連接；所述三向平移模塊包括左右平移單元、前后平移單元和上下平移單元；所述左右平移單元包括支架Ⅰ，所述支架Ⅰ通過(guò)模塊連接板固定在所述后端豎向主板上；在 所述支架Ⅰ上安裝有橫向設(shè)置的絲杠Ⅰ，所述絲杠Ⅰ由電機(jī)Ⅰ驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)Ⅰ安裝在所述支架Ⅰ上，在所述絲杠Ⅰ上設(shè)有與其通過(guò)傳動(dòng)螺紋連接的滑塊Ⅰ，所述滑塊Ⅰ通過(guò)連接架與模組支撐板的后端固接，所述模組支撐板的前端設(shè)有固定滑塊，所述固定滑塊與橫向軌道配合，所述橫向軌道固定在所述前端豎向主板上；所述前后平移單元包括支架Ⅱ，所述支架Ⅱ固定在所述模組支撐板上；在所述支架Ⅱ上安裝有絲杠Ⅱ，所述絲杠Ⅱ由電機(jī)Ⅱ驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)Ⅱ安裝在所述模組支撐板上，在所述絲杠Ⅱ上設(shè)有與其通過(guò)傳動(dòng)螺紋連接的滑塊Ⅱ，在所述滑塊Ⅱ上橫跨有與其固接的π形伸出板；所述上下平移單元包括左右分布的兩根升降絲杠，兩根所述升降絲杠的上端安裝在軸端固定板內(nèi)，兩根所述升降絲杠的下端安裝在所述π形伸出板內(nèi)，在兩根所述升降絲杠上均設(shè)有與其采用傳動(dòng)螺紋連接的升降滑塊，在所述升降滑塊上連接有模塊支撐架；在兩根所述升降絲杠上均設(shè)有升降從動(dòng)齒輪，所述升降從動(dòng)齒輪與升降主動(dòng)齒輪嚙合，所述升降主動(dòng)齒輪由電機(jī)Ⅲ驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)Ⅲ安裝在所述π形伸出板上；所述角度調(diào)整模塊包括與所述模塊支撐架固接的驅(qū)動(dòng)軸支撐板，在所述驅(qū)動(dòng)軸支撐板上固接有穿絲彎板Ⅱ，在所述穿絲彎板Ⅱ和所述驅(qū)動(dòng)軸支撐板上安裝有與它們垂直的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上安裝有旋轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上纏繞有旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)絲，所述旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)絲穿過(guò)所述穿絲彎板Ⅱ；所述旋轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪與旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪嚙合，所述旋轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪與擺動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述擺動(dòng)絲杠安裝在穿絲彎板Ⅰ、所述驅(qū)動(dòng)軸支撐板和絲杠底座上，所述穿絲彎板Ⅰ固接在所述驅(qū)動(dòng)軸支撐板上，在所述擺動(dòng)絲杠上設(shè)有與其通過(guò)傳動(dòng)螺紋連接的擺動(dòng)滑塊和擺動(dòng)傳動(dòng)絲，所述擺動(dòng)傳動(dòng)絲纏繞在所述擺動(dòng)絲杠上并穿過(guò)所述穿絲彎板Ⅰ；在所述驅(qū)動(dòng)軸支撐板和所述絲杠底座之間固接有擺動(dòng)連桿，在所述絲杠底座上固接有與所述擺動(dòng)絲杠垂直的鉸鏈軸，所述鉸鏈軸與托板的下端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述托板的中部通過(guò)搖桿與所述擺動(dòng)滑塊連接；在所述托板上設(shè)有絲杠支座，在所述絲杠支座上安裝有穿刺絲杠，在所述穿刺絲杠上設(shè)有與其采用傳動(dòng)螺紋連接的穿刺滑塊和穿刺傳動(dòng)絲，在所述穿刺滑塊上固接有出口朝下的穿刺針，所述穿刺針的下部穿越位于所述穿刺滑塊下方的所述絲杠支座。

所述主軸的前端與所述前端豎向主板通過(guò)前端離合器連接。

在每個(gè)所述弧形板的下端連接有腳輪。

所述動(dòng)力源采用手輪。

所述水平支撐軸采用兩根。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：