【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人,属于医疗器械
技术介绍
穿刺手术是临床中常见的一种微创外科手术,医生在医学影像的引导下,将穿刺针经皮肤穿刺至病灶区域,为活检或介入治疗建立通道。微创手术具有创伤小,疼痛轻、恢复快等特点,对手术操作的精准性、稳定性和医生的技能也提出了较高的要求。利用机器人协助医生在磁共振实时影像的引导下完成手术,不仅定位精度高、灵巧性强,而且对患者造成的创伤小,便于术后恢复。但是由于核磁共振仪工作空间狭窄,此类机器人的结构必须十分紧凑,同时需要能在核磁共振仪的高场强磁场中正常工作,并不得对磁共振成像产生干扰,即具有磁共振兼容特性。因此,磁共振兼容的穿刺手术机器人不能照搬通用手术机器人的构型、驱动、材料和传感器设计方案。磁共振兼容穿刺手术机器人不能采用传统电机作为驱动器,目前可行的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和超声波/压电电机驱动,其中气压驱动具有磁共振兼容性好、功率-质量比大、清洁、结构简单、易维护等优点,是一种比较理想的驱动方式。因此,本领域的技术人员致力于开发一种能在核磁共振仪狭小空间和高场强磁场中工作,同时不会对磁共振成像产生干扰的气动穿刺手术机器人。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足,本专利技术提供一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人,具有结构简单、节省空间、安全可靠等特点,且通过气压驱动控制穿刺针六个自由度的独立运动,能够在核磁共振仪的狭小空间和高场强磁场中工作,同时不会对磁共振成像产生干扰,定位精准高效。技术方案:为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为:一种磁共振兼容的气动穿 ...
【技术保护点】
一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人,其特征在于,包括依次相连的定位模块(1)、穿刺定向模块(2)、进针模块(3);其中,定位模块(1)用于实现穿刺针(3‑7)在磁共振成像设备中沿轴向、径向与周向的移动定位;穿刺定向模块(2)用于调整定位穿刺针(3‑7)的穿刺角度;进针模块(3)用于实现对穿刺针(3‑7)进针与退针运动的自动控制。
【技术特征摘要】
1.一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人,其特征在于,包括依次相连的定位模块(1)、穿刺定向模块(2)、进针模块(3);其中,定位模块(1)用于实现穿刺针(3-7)在磁共振成像设备中沿轴向、径向与周向的移动定位;穿刺定向模块(2)用于调整定位穿刺针(3-7)的穿刺角度;进针模块(3)用于实现对穿刺针(3-7)进针与退针运动的自动控制。2.根据权利要求1所述的一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人,其特征在于,所述定位模块(1)包括无杆气缸(1-1)、直线导轨(1-3)、环形导轨(1-8)、升降机构及第一气缸(1-13);其中,所述无杆气缸(1-1)及直线导轨(1-3)平行且相对设置于磁共振成像设备的床板两侧,无杆气缸(1-1)及直线导轨(1-3)上分别设置有相适配的无杆气缸滑块(1-2)及直线导轨滑块(1-4);无杆气缸滑块(1-2)及直线导轨滑块(1-4)上各设置有一个支架(1-7),两侧支架(1-7)分别通过连接板(1-5)固定于无杆气缸滑块(1-2)及直线导轨滑块(1-4)上;环形导轨(1-8)安装于两侧支架(1-7)上,且环形导轨(1-8)所在平面垂直于无杆气缸(1-1)的中心轴线;环形导轨(1-8)上设置有两个环形导轨滑块(1-9),两个环形导轨滑块(1-9)之间通过滑块连杆(1-10)铰接;升降机构的上平台安装于其中一个环形导轨滑块(1-9)前侧,且升降机构的升降轨迹线经过环形导轨(1-8)的圆心;另一个环形导轨滑块(1-9)及其相近一侧的支架(1-7)前侧分别设置有第一L型连接块(1-12)、第二L型连接块(1-6),第一气缸(1-13)的活塞杆顶端及缸筒末端分别铰接于第一L型连接块(1-12)及第二L型连接块(1-6)上,通过第一气缸(1-13)的伸缩控制两个环形导轨滑块(1-9)沿环形导轨(1-8)的滑动。3.根据权利要求2所述的一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人,其特征在于,所述升降机构采用剪叉式升降机(1-11)。4.根据权利要求2所述的一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人,其特征在于,所述穿刺定向模块(2)包括底板(2-1)、转轴(2-2)、两个轴承支座(2-3)、第二气缸(2-5)、第三气缸(2-14)、连杆传动机构及壳体(2-16);其中,两个轴承支座(2-3)通过底板(2-1)固定于升降机构的下平台底部,转轴(2-2)水平安装于两个轴承支座(2-3)上,且转轴(2-2)的前端延伸至轴承支座(2-3)外;转轴(2-2)的支撑段上沿转轴(2-2)的直径方向安装有转轴连杆(2-4),转轴连杆(2-4)的顶端与第二气缸(2-5)的活塞杆顶端铰接;第二气缸(2-5)的缸筒铰接于底板(2-1)上,通过第二气缸(2-5)的伸缩控制转轴(2-2)的转动;连杆传动机构包括第一连杆(2-6)、第二连杆(2-7)、第三连杆(2-8)、第四连杆(2-9)、第五连杆(2-10)、第六连杆(2-11)、推杆(2-15),其中第一连杆(2-6)、第二连杆(2-7)、第三连杆(2-8)、第四连杆(2-9)、第五连杆(2-10)、第六连杆(2-11)之间相互平行;第一连杆(2-6)、第二连杆(2-7)长度相同,第三连杆(2-8)、第四连杆(2-9)长度相同,第五连杆(2-10)、第六连杆(2-11)长度相同;第一连杆(2-6)及第二连杆(2-7)相对设置于转轴(2-2)的延伸段两侧,第一连杆(2-6)及第二连杆(2-7)的一端固定于转轴(2-2)上,另一端向前方延伸;第一连杆(2-6)及第二连杆(2-7)...
【专利技术属性】
技术研发人员:孟德远,丁兴旺,李艾民,陈飞,孙娜娜,杨善国,张文娟,刘送永,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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