一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统技术方案

本发明专利技术公开一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统，包括支撑结构、软组织夹持装置和定位装置，支撑结构由底板、顶板、支撑柱和扶手组成；软组织夹持装置设置于顶部上；定位装置包括旋转模块、姿态调整模块和抬升模块，旋转模块由底部连接板、轴承内固定圈、第一陶瓷轴承、轴承外固定圈、大转盘、光学编码器、编码器连接件和大转盘索鞘组成，姿态调整模块由第二陶瓷轴承、第三陶瓷轴承、第四陶瓷轴承、第五陶瓷轴承、顶部小转盘和底部小转盘、支撑圆柱、支撑板、上板和小转盘索鞘组成，抬升模块由螺旋杆件、抬升板、索套架、针座、穿刺针组成。本发明专利技术可提高医生粒子植入手术的精度和成功率；可作为医生进行活检和内放疗粒子植入的辅助设备。

An Automatic Tumor Location System for Nuclear Magnetic Resonance

The invention discloses an automatic positioning system for tumors under the environment of nuclear magnetic resonance, which comprises a supporting structure, a soft tissue clamping device and a positioning device. The supporting structure consists of a bottom plate, a top plate, a supporting column and an armrest; the soft tissue clamping device is arranged on the top; the positioning device includes a rotating module, a posture adjustment module and a lifting module, and the rotating module consists of a bottom connecting plate and a bearing. Internal fixing ring, first ceramic bearing, external fixing ring of bearing, large turntable, optical encoder, encoder connector and cable sheath of large turntable are composed. Attitude adjustment module is composed of second ceramic bearing, third ceramic bearing, fourth ceramic bearing, fifth ceramic bearing, top small turntable and bottom small turntable, supporting cylinder, supporting plate, upper plate and small turntable cable sheath, and lifting module is composed of second ceramic bearing, third ceramic bearing, fourth ceramic bearing, fifth ceramic bearing, top small turntable and bottom small turntable cable sheath. The utility model comprises a screw rod, a lifting plate, a cable sleeve frame, a needle seat and a puncture needle. The invention can improve the accuracy and success of the implantation operation of doctors'seeds, and can be used as an auxiliary device for doctors' biopsy and implantation of internal radiotherapy particles.

【技术实现步骤摘要】
一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统
本专利技术涉及医疗器械领域，属于机械与医学放疗领域交叉的前沿学科，特别是涉及一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统。
技术介绍
近年来比较成熟的医学成像技术有超声成像(US)、X射线成像(X-ray)、计算机断层扫描(CT)和核磁共振成像(MRI)。相比较其他成像技术，核磁共振成像可以提供高质量的软组织对比度和清晰的解剖结构细节，并且没有电离辐射，特别是对于一些年轻病人或者孕妇的检查，起到不可替代的作用。正是由于核磁共振成像的众多优势，使得磁共振仪在医疗中的应用越来越广泛。在体部肿瘤的治疗中，作为一种重要的治疗方式，近距离放射治疗越来越受到重视。放射性125I粒子植入被越来越多应用到临床治疗并取得非常好的疗效。相较于传统的远距离照射治疗，粒子植入式的放射治疗具有许多优点：1.粒子被精确植入肿瘤内部，减少了放射性核素对周围正常组织的放射性损伤，不会造成例如外照射对体表皮肤等组织的永久性伤害。2.由于粒子被永久性植入肿瘤组织，因此其照射野固定，可随患者移动，对肿瘤组织可造成持续性伤害，疗效也更加明显。3.植入粒子数目可根据患者具体情况变动，具有更大的灵活性。通过控制粒子数目以及粒子位置，较好地包围治疗靶区，达到较理想的放射剂量分布，因此并发症较少。通过各大医院使用放射性粒子植入式治疗肿瘤的情况，粒子的精确植入至关重要，其关系到肿瘤靶区的剂量分布，直接关系到内放疗疗效。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统，可以提高医生粒子植入手术的精度和成功率；结合核磁图像，实时显示肿瘤具体位置，可作为医生进行活检和内放疗粒子植入的辅助设备，精准实施相应检查和肿瘤放疗粒子的植入。有效解决现有技术中外科手术中软组织病变部分的判断不准确、并发症较多的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统，包括支撑结构、软组织夹持装置和定位装置，所述支撑结构由底板、顶板、支撑柱和扶手组成，所述支撑柱放置于底板和顶板之间，顶板设置为贴合人体俯身时曲线的曲面结构，所述底板的下表面设置为弧形结构用于贴合磁共振床，所述扶手设置于底板上表面的顶部；所述软组织夹持装置设置于顶板上，所述定位装置位于软组织夹持装置下方且与所述底板上表面固定；所述软组织夹持装置由圆环形的骨架和中空管路组成，骨架四周均匀分布设有固定板，所述骨架的下表面通过所述中空管路相互贯通连接形成有半球形网状结构，所述中空管路中装有硫酸铜水溶液，所述骨架的上表面设有用于定位的标记线，可通过调整定位装置的位置，使标定线与磁共振仪发射出的两条互相垂直的红色十字线重合，建立定位装置坐标系与核磁图像坐标系之间的关系，完成定位过程；所述定位装置包括旋转模块、姿态调整模块和抬升模块，所述旋转模块由底部连接板、轴承内固定圈、第一陶瓷轴承、轴承外固定圈、大转盘、光学编码器、编码器连接件和大转盘索鞘组成，底部连接板固定在底板上，大转盘索鞘和轴承内固定圈通过螺钉固定于底部连接板上，轴承内固定圈和第一陶瓷轴承内圈、大转盘和第一陶瓷轴承外圈均通过过盈配合连接，轴承外固定圈固定于大转盘上，编码器连接件固定于轴承外固定圈上，光学编码器的外壳通过螺钉固定于编码器连接件上，光学编码器的轴通过过渡配合固定于轴承内固定圈内部的圆孔处；通过上述连接方式可实现旋转模块的顺时针和逆时针旋转，并通过光学编码器实时反馈旋转角度；所述姿态调整模块由第二陶瓷轴承、第三陶瓷轴承、第四陶瓷轴承、第五陶瓷轴承、顶部小转盘和底部小转盘、支撑圆柱、支撑板、上板和小转盘索鞘组成，所述抬升模块由螺旋杆件、抬升板、索套架、针座、穿刺针组成；小转盘索鞘和支撑板均固定在大转盘上，所述螺旋杆件和支撑圆柱设置于底部小转盘和顶部小转盘之间，顶部小转盘的上方还设有上板，第二陶瓷轴承的内圈、外圈分别固定在底部小转盘和大转盘上，第三陶瓷轴承的内圈、外圈分别固定在螺旋杆件的底端和底部小转盘上，第四陶瓷轴承内圈、外圈分别固定于顶部小转盘和上板上，第五陶瓷轴承的内圈、外圈分别固定于螺旋杆件的顶端和顶部小转盘上，支撑圆柱的两端分别固定于底部小转盘和顶部小转盘上；所述上板和支撑板顶端通过螺钉相互连接，所述索套架与两个支撑圆柱之间通过过盈配合连接，索套架上设有用于固定套索的套索安装孔，所述抬升板中心孔设有与螺旋杆件配合连接的内螺纹，抬升板上设有和支撑圆柱活动连接的通孔，通过螺旋杆件的旋转实现带动抬升板的上下移动，抬升板与针座通过螺钉固定连接，所述针座上设有用于固定穿刺针的通孔，可实现穿刺针沿着固定方向进行穿刺移动。进一步的，所述软组织夹持装置的中空管路中设置有经纬线。进一步的，所述软组织夹持装置放置于顶板的中心位置处，顶板上还设置有头枕垫、胸垫、支撑垫和脚垫。进一步的，所述定位装置中的所有零部件均采用工程塑料加工制造而成。进一步的，中空管路中硫酸铜水溶液的浓度为1g/L，与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：1.采用拓扑和布局设计方法，设计病患支撑结构，使得狭小的磁共振仪在扫描过程中能同时容纳病患和定位装置，同时又预留出足够的空间，用于医生在床的两侧进行手术，满足临床需求，为医生的操作提供便捷；2.本专利技术能够克服手术过程中成像效果不及时和轨迹规划难的弊端，能够在很大程度上减轻病患的痛苦，有效减小手术时间，使手术过程变得简单易操作，降低手术难度，提高手术精度，增加手术成功率，从而大大提高病人的治愈率和生存质量，进而能够广泛应用在临床手术中，同时减弱放射性药物对医生的伤害。3.对于超声影像检查未能发现的以及检查发现但不可触及的肿瘤病变，本专利技术将发挥着无法替代的作用，本专利技术是在核磁图像引导下的自动定位装置，核磁共振成像可以提供高质量的软组织对比度和清晰的解剖结构细节，可以检查到超声影像检查未能发现的肿瘤病变，并且通过自动定位装置的运动，可以实现一种全方位、多角度的穿刺手术，使得穿刺针可以达到软组织的任何位置。因此本专利技术的应用具有良好的社会效益和应用前景，并且能够在一定程度上促进核磁共振环境下软组织微创手术技术的发展。4.本专利技术结构新颖、便捷，通过独特的设计可以实现驱动电机部分和自动定位装置分开，实现一种远程驱动，提高系统的核磁兼容性，可以应用到在核磁共振环境下；通过独特的结构设计可以实现一种全方位、多角度的穿刺过程，只需医生手持穿刺针沿着固定方向穿刺即可，方便临床操作。附图说明图1是支撑结构的结构示意图。图2是软组织夹持装置的结构示意图。图3-1是定位装置的结构示意图。图3-2是定位装置中旋转模块的结构示意图。图3-3是定位装置中姿态调整模块和抬升模块的结构示意图。图4是套索驱动的结构示意图。附图标记：1-支撑柱，2-头枕垫，3-顶板，4-软组织夹持装置，4-1-经线，4-2-纬线，4-3-标记线，4-4-中空管路，5-脚垫，6-支撑垫，7-底板，8-胸垫，9-扶手，10-底部连接板，11-大转盘索鞘，12-轴承内固定圈，13-大转盘，14-第一陶瓷轴承，15-轴承外固定圈，16-光学编码器，17-编码器连接件，18-小转盘索鞘，19-第二陶瓷轴承，20-底部小转盘，21-第三陶瓷轴承，22-螺旋杆件，23-支撑板，24本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统，其特征在于，包括支撑结构、软组织夹持装置和定位装置，所述支撑结构由底板、顶板、支撑柱和扶手组成，所述支撑柱放置于底板和顶板之间，顶板设置为贴合人体俯身时曲线的曲面结构，所述底板的下表面设置为弧形结构用于贴合磁共振床，所述扶手设置于底板上表面的顶部；所述软组织夹持装置设置于顶板上，所述定位装置位于软组织夹持装置下方且与所述底板上表面固定；所述软组织夹持装置由圆环形的骨架和中空管路组成，骨架四周均匀分布设有固定板，所述骨架的下表面通过所述中空管路相互贯通连接形成有半球形网状结构，所述中空管路中装有硫酸铜水溶液，所述骨架的上表面设有用于定位的标记线，可通过调整定位装置的位置，使标定线与磁共振仪发射出的两条互相垂直的红色十字线重合，建立定位装置坐标系与核磁图像坐标系之间的关系，完成定位过程；所述定位装置包括旋转模块、姿态调整模块和抬升模块，所述旋转模块由底部连接板、轴承内固定圈、第一陶瓷轴承、轴承外固定圈、大转盘、光学编码器、编码器连接件和大转盘索鞘组成，底部连接板固定在底板上，大转盘索鞘和轴承内固定圈通过螺钉固定于底部连接板上，轴承内固定圈和第一陶瓷轴承内圈、大转盘和第一陶瓷轴承外圈均通过过盈配合连接，轴承外固定圈固定于大转盘上，编码器连接件固定于轴承外固定圈上，光学编码器的外壳通过螺钉固定于编码器连接件上，光学编码器的轴通过过渡配合固定于轴承内固定圈内部的圆孔处；通过上述连接方式可实现旋转模块的顺时针和逆时针旋转，并通过光学编码器实时反馈旋转角度；所述姿态调整模块由第二陶瓷轴承、第三陶瓷轴承、第四陶瓷轴承、第五陶瓷轴承、顶部小转盘和底部小转盘、支撑圆柱、支撑板、上板和小转盘索鞘组成，所述抬升模块由螺旋杆件、抬升板、索套架、针座、穿刺针组成；小转盘索鞘和支撑板均固定在大转盘上，所述螺旋杆件和支撑圆柱设置于底部小转盘和顶部小转盘之间，顶部小转盘的上方还设有上板，第二陶瓷轴承的内圈、外圈分别固定在底部小转盘和大转盘上，第三陶瓷轴承的内圈、外圈分别固定在螺旋杆件的底端和底部小转盘上，第四陶瓷轴承内圈、外圈分别固定于顶部小转盘和上板上，第五陶瓷轴承的内圈、外圈分别固定于螺旋杆件的顶端和顶部小转盘上，支撑圆柱的两端分别固定于底部小转盘和顶部小转盘上；所述上板和支撑板顶端通过螺钉相互连接，所述索套架与两个支撑圆柱之间通过过盈配合连接，索套架上设有用于固定套索的套索安装孔，所述抬升板中心孔设有与螺旋杆件配合连接的内螺纹，抬升板上设有和支撑圆柱活动连接的通孔，通过螺旋杆件的旋转实现带动抬升板的上下移动，抬升板与针座通过螺钉固定连接，所述针座上设有用于固定穿刺针的通孔，可实现穿刺针沿着固定方向进行穿刺移动。...

【技术特征摘要】
1.一种面向核磁共振环境下的肿瘤自动定位系统，其特征在于，包括支撑结构、软组织夹持装置和定位装置，所述支撑结构由底板、顶板、支撑柱和扶手组成，所述支撑柱放置于底板和顶板之间，顶板设置为贴合人体俯身时曲线的曲面结构，所述底板的下表面设置为弧形结构用于贴合磁共振床，所述扶手设置于底板上表面的顶部；所述软组织夹持装置设置于顶板上，所述定位装置位于软组织夹持装置下方且与所述底板上表面固定；所述软组织夹持装置由圆环形的骨架和中空管路组成，骨架四周均匀分布设有固定板，所述骨架的下表面通过所述中空管路相互贯通连接形成有半球形网状结构，所述中空管路中装有硫酸铜水溶液，所述骨架的上表面设有用于定位的标记线，可通过调整定位装置的位置，使标定线与磁共振仪发射出的两条互相垂直的红色十字线重合，建立定位装置坐标系与核磁图像坐标系之间的关系，完成定位过程；所述定位装置包括旋转模块、姿态调整模块和抬升模块，所述旋转模块由底部连接板、轴承内固定圈、第一陶瓷轴承、轴承外固定圈、大转盘、光学编码器、编码器连接件和大转盘索鞘组成，底部连接板固定在底板上，大转盘索鞘和轴承内固定圈通过螺钉固定于底部连接板上，轴承内固定圈和第一陶瓷轴承内圈、大转盘和第一陶瓷轴承外圈均通过过盈配合连接，轴承外固定圈固定于大转盘上，编码器连接件固定于轴承外固定圈上，光学编码器的外壳通过螺钉固定于编码器连接件上，光学编码器的轴通过过渡配合固定于轴承内固定圈内部的圆孔处；通过上述连接方式可实现旋转模块的顺时针和逆时针旋转，并通过光学编码器实时反馈旋转角度；所述姿态调整模块由第二陶瓷轴承、第三陶瓷轴承、第四陶瓷轴承、第五陶瓷轴承、顶部小转盘和底...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志永，刘文轩，姜杉，马良，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12