[實用新型]一種人體胸腹腔三維呼吸運動模擬裝置

有效

• 申請號: 201520873279.4
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN205080821U
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 郁樹梅;陳濤;譚優;吉景偉;駱放;豆夢
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28
• 代理公司: 蘇州市新蘇專利事務所有限公司 32221
• 代理人: 朱亦倩

技術領域

本實用新型屬于醫療器械輔助模擬裝置領域，具體涉及一種人體胸腹腔三維呼吸運動模擬裝置。

背景技術

隨著環境污染和生活壓力的加劇，癌癥已成為困擾人類健康的主要難題之一。對于癌癥，手術治療、化療和放療是三大手段，其中放療由于可以治療特殊位置腫瘤和對病人身體狀態要求低而迅速發展，產生了射波刀等影像引導的立體定位放療設備。由于放射線的強大殺傷力，需要對腫瘤病灶進行精確定位，而患者的呼吸運動是干擾腫瘤精確定位的主要因素。且與體表的運動呈非線性和時滯關系。這使得在放療時很難確保射束對目標腫瘤的精確覆蓋。傳統的控制手段有呼吸門控、主動屏氣等，但對患者的呼吸和狀態要求嚴格,且治療準確率較低。

為解決呼吸帶來的腫瘤運動問題，保證放療的精準性，需要進行精準放療的呼吸跟蹤研究，建立呼吸運動模型以及與之相關聯的腫瘤運動模型來對腫瘤位置進行精確定位和預測。

發明內容

本實用新型目的是提供一種人體胸腹腔三維呼吸運動模擬裝置，可模擬人體呼吸時胸壁與體內腫瘤的關聯性三維運動，為精準放療的呼吸跟蹤研究提供原始數據，也可作為實驗平臺，驗證放療呼吸跟蹤方案的有效性，以作為醫療示教或科研儀器。

本實用新型的技術方案是：一種人體胸腹腔三維呼吸運動模擬裝置，包括底板，垂直固定于所述底板上的支架桿一、支架桿二和支架桿三；一端垂直固定在所述支架桿三中部的連架桿一，一端垂直固定在所述支架桿三頂部的連架桿二；分別與所述支架桿一和所述支架桿二的頂端轉動連接的轉動圓盤一和轉動圓盤二，與所述連架桿一另一端轉動連接的轉動圓盤三，分別設于所述轉動圓盤一、所述轉動圓盤二和所述轉動圓盤三上的弧形凹槽一、弧形凹槽二和弧形凹槽三；一端分別與所述轉動圓盤一、所述轉動圓盤二和所述轉動圓盤三同軸固定連接的偏角桿一、偏角桿二和偏角桿三；與所述偏角桿一、所述偏角桿二和所述偏角桿三的另一端分別轉動連接的連桿一、連桿二和連桿三，與所述連桿一、所述連桿二和所述連桿三轉動連接的腫瘤模擬塊；一端分別固定于所述弧形凹槽一、所述弧形凹槽二和所述弧形凹槽三內的導桿一、導桿二和導桿三；與所述導桿一和導桿二的另一端滑動連接的槽桿一和槽桿二，與所述導桿三另一端轉動連接的支撐板；分別與所述槽桿一和所述槽桿二固定連接的燕尾桿一和燕尾桿二；設于所述支撐板上、且與所述燕尾桿一和燕尾桿二的燕尾部分相配合的胸壁模擬塊；以及與所述支撐板通過4根彈簧連接的頂板，所述頂板固定連接于所述連架桿二上。

作為優選的技術方案，在所述胸壁模擬塊和腫瘤模擬塊上分別設有用于采集所述胸壁模擬塊和所述腫瘤模擬塊當前位置信號的反光球體。

作為優選的技術方案，所述胸壁模擬塊與所述支撐板之間采用平面副方式連接。

作為優選的技術方案，所述燕尾桿一和所述燕尾桿二垂直設置。

作為優選的技術方案，所述槽桿一和所述槽桿二分別與所述燕尾桿一和燕尾桿二垂直固定連接。

作為優選的技術方案，所述槽桿一和所述槽桿二分別與所述導桿一和導桿二的另一端通過螺栓滑動連接。

本實用新型的具體原理如下：

通過轉動圓盤一、轉動圓盤二和轉動圓盤三的轉動分別帶動偏角桿一、偏角桿二和偏角桿三以相同的角速度轉動，并通過連桿一、連桿二和連桿三帶動腫瘤模擬塊產生三維運動；同時分別固連在弧形凹槽一、弧形凹槽二和弧形凹槽三內的導桿一、導桿二和導桿三，在相應轉動圓盤的帶動下與相應的轉動圓盤以相同的角速度轉動；導桿一和導桿二通過相應的槽桿和燕尾桿推動胸壁模擬塊做X和Y方向的水平運動，導桿三通過推動支撐板，使胸壁模擬塊做Z方向豎直運動。通過控制導桿一、導桿二和導桿三與分別對應的偏角桿一、偏角桿二和偏角桿三之間的夾角，改變腫瘤模擬塊和胸壁模擬塊間的相位差，腫瘤模擬塊和胸壁模擬塊間的幅值關系通過偏角桿一、偏角桿二和偏角桿三的長度和相應的轉動圓盤上弧形凹槽到圓心距離之比來控制，因此，腫瘤模擬塊和胸壁模擬塊在三維運動時具有運動相關性之外，還可擁有一定的相位差與幅值比，為后續進行體表和腫瘤運動規律的研究提供了一個更為接近真實的模擬裝置。

本實用新型的優點是：本實用新型整體采用剛性連接，使裝置結構緊湊嚴謹，采用轉動圓盤一、轉動圓盤二和轉動圓盤三進行三個方向獨立傳動，實現了模擬腫瘤和胸壁的關聯性三維運動，彌補了現有一維、二維模型的缺陷，同時操作簡單方便，為解決腫瘤放療呼吸跟蹤研究提供更為準確的運動模型，以作為醫療示教或科研儀器，并驗證呼吸運動補償對于圖像引導的放射療法的精確定位作用。

附圖說明