[發明專利]一種磁共振環境下的介入機器人裝置

在審

• 申請號: 202111057931.1
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113893036A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 張天雪;高安柱;楊廣中;劉云輝
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B90/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種磁共振環境下的介入機器人裝置，包括設置在磁共振設備內的機器人本體，所述機器人本體包括固定座、支撐座、驅動機構以及末端執行器機構，支撐座設置在固定座上方，與固定座形成操作空間；驅動機構設置在所述操作空間內，驅動機構控制所述末端執行器機構調節位置。本發明通過設置有繩索傳動組件和末端執行器機構繩索傳動組件可使得控制器及電機遠離磁場環境，不受磁共振狹窄工作空間的影響，并且可驅動末端執行器機構相較于目標組織的角度，從而實現對目標位置的精準定位。同時末端執行器機構包括第一轉動件、第一連接件和針刺組件，第一轉動件和第一連接件轉動連接，以擴大末端執行器機構的維度，方便快捷。

技術領域

本發明涉及磁共振成像領域，具體地，涉及一種磁共振環境下的介入機器人裝置。

背景技術

磁共振成像(MRI)是心腦血管及腫瘤等重要疾病臨床診斷與治療的重要技術手段之一。與CT與PET技術相比，它具有無創、兼具結構影像功能特性、優異的軟組織對比功能，能提供多角度、多層次的三維成像。而且不會使患者暴露于X射線的破壞性電離輻射中，無輻射，對患者和醫護人員更安全。

磁共振成像(MRI)也有其難點問題：很難實時導航、強磁場、對手術器具兼容性要求高，常用的手術裝置不能與磁共振集成。另外，由于磁共振掃描儀腔內空間狹小，操作流程復雜等原因，許多治療得不到較好的開展。機器人在其內操作時會受到空間的限制，從而降低檢測效率。

現有技術中，Dan Stoianovici等報告了一種新的機器人系統，平行四邊形桿式機構，針導具有兩個自由度(DOF)，手動針插入深度預設為第三個自由度。導針處的結構剛度為33N/mm。機械手本身的角度精度為0.177°和0.077°。磁共振引導的體外靶向準確度和精密度分別為1.71mm和0.51mm，平均靶向深度～38mm，無需調整。Andreas Melzer等人開發了一個MRI引導下的經皮介入手術機器人系統，機器人系統采用氣缸驅動，共7個自由度。該系統采用主從控制方式，需要醫生手動參與操作。Navarro-Alarcon等研究了緊湊型機器人結構，允許機構在一個開放式的掃描器內進行正面和側面的插入。介紹了一種用于乳房介入的立體定向機器人,5個自由度，該設備通過超聲電機和圖形用戶界面進行遠程控制，提供實時指導計劃和操作監控。D.Stoianovici et al.研究一種緊湊型六自由度機器人，用于在成像儀的有限空間內操作針頭或其他細長的手術器械，而不會產生圖像偽影。其特點是與經皮介入的定位、定向和器械插入步驟相關的分離運動能力。機器人與成像設備的兼容性一直是一項具有挑戰性的工程任務，特別是與磁共振環境的兼容性。Axel Krieger等研究了一種經直腸前列腺驅動機器人的設計、開發和磁共振成像兼容性評估，該機器人用于磁共振引導的前列腺穿刺干預。采用壓電陶瓷電機驅動導針定位和手動插針的機器人設計。磁共振相容性研究的結果顯示，啟用電機可以在沒有射頻(RF)屏蔽的情況下將信噪比降低80％。但是上述方案無法實現方便快捷的工作模式。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種磁共振環境下的介入機器人裝置。

根據本發明提供的一種磁共振環境下的介入機器人裝置，包括設置在磁共振設備內的機器人本體，所述機器人本體包括固定座、支撐座、驅動機構以及末端執行器機構，其中：

支撐座設置在固定座上方，與固定座形成操作空間；

驅動機構設置在所述操作空間內，驅動機構控制所述末端執行器機構調節位置。

優選地，所述末端執行器機構包括第一轉動件、第一連接件以及針刺組件，其中：

兩個第一轉動件分別與固定座和支撐座轉動連接；

所述第一連接件與兩個第一轉動件轉動連接；

所述針刺組件設置在與支撐座轉動連接的第一轉動件上。

優選地，每個第一轉動件包括轉動本體及與轉動本體轉動連接的連接體。