一种自动导航穿刺系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种自动导航穿刺系统及控制方法，涉及手术导航领域，包括工作台、主机以及与由主机控制的控制设备和空间定位装置；控制设备包括底座、设置在底座内的控制模块、固定在所述底座上的机械臂、设置在机械臂上远离所述底座一端的穿刺导向模块、设置在所述穿刺导向模块上远离机械臂一端的穿刺运动模块以及驱动所述穿刺运动模块工作的驱动件；机械臂和所述驱动件均由所述控制模块控制；空间定位装置包括磁场发生器、磁场接收器、定位片和设置在定位片上的定位探头；空间定位装置设置在工作台上远离控制设备一侧；穿刺运动模块上设有传感器，本发明专利技术的有益效果是：减少了人工操作，实现了穿刺过程的自动化，提高穿刺过程的精确度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种自动导航穿刺系统及控制方法
本专利技术涉及手术导航领域，特别涉及一种导航穿刺系统及控制方法。
技术介绍
肺癌为最常见的原发性肺部肿瘤，是全球范围内发病率和死亡率增长最快，对人类健康和生命威胁最高的恶性肿瘤。经皮肺穿刺活检可用以诊断肺癌等肺部疾病，传统肺穿刺活检因肺部呼吸所带来的软组织漂移等局限性，需要反复X光照成像才能准确定位病灶进行穿刺，期间病人受辐射剂量过大、手术复杂耗时，且由于定位不够精确，术后并发症比较严重等一系列缺点。为了解决上述问题，公开了借助磁导航方式对手术器械进行实时定位的技术，在虚拟现实环境下实施介入手术操作，确保手术器械精确到达肺部病变区域，减少对病人的损害。这种方式能够对手术器械进行实时定位，但是仍然需要人工操作器械进行穿刺，在此过程中由于人工操作，穿刺过程需要依靠人工经验保证精确度。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术中披露了一种自动导航穿刺系统及控制方法，本专利技术的技术方案是这样实施的：一种自动导航穿刺系统，包括工作台、主机以及与由所述主机控制的控制设备和空间定位装置；所述控制设备包括底座、设置在所述底座内的控制模块、固定在所述底座上的机械臂、设置在机械臂上远离所述底座一端的穿刺导向模块、设置在所述穿刺导向模块上远离所述机械臂一端的穿刺运动模块以及驱动所述穿刺运动模块工作的驱动件；所述机械臂和所述驱动件均由所述控制模块控制；所述空间定位装置包括磁场发生器、磁场接收器、定位片和设置在所述定位片上的定位探头；所述空间定位装置设置在所述工作台上远离所述控制设备一侧，所述穿刺运动模块上设有传感器。优选地，所述穿刺导向模块包括壳体、燕尾槽、直线轴承以及导向滑轨；所述直线轴承一端与所述机械臂连接，另一端与壳体连接，所述燕尾槽设置在所述壳体上远离机械臂一侧优选地，所述驱动件包括电机、由所述电机驱动的驱动杆以及导向滑轨；所述驱动杆与所述导向板二背离所述导向板一一侧可拆卸连接；所述电机一端设有与所述燕尾槽配合的燕尾块，所述燕尾槽上设有若干用于固定所述燕尾块的夹紧螺钉一；所述电机远离所述燕尾块一端与导向滑轨固定。优选地，所述穿刺运动模块包括导向件及导航针；所述导向件包括导向板一和导向板二；所述导向板一固定在所述导向滑轨上远离所述电机一端，所述导向板二滑移连接在所述导向滑轨上且所述导向板二背离所述导向板一一侧与所述驱动杆固定；所述导向板一和所述导向板二均与所述导向滑轨可拆卸连接；所述导航针一端连接在所述导向板二朝向所述导向板一的一侧上，另一端穿出导向板一。优选地，所述电机为陶瓷电机。优选地，所述导航针与所述导向板二连接一端设有与所述导向板二紧密贴合的固定板，所述固定板上设有若干夹紧螺钉三，若干所述夹紧螺钉三均穿过所述固定板与所述导向板二固定。优选地，所述底座上设有支撑型脚轮和拉手。优选地，所述穿刺导向模块和所述穿刺运动模块均由弱磁性材料制成。一种自动导航穿刺控制方法，应用于上述任意一项所述的一种导航穿刺系统，包括以下步骤：S1：在所述主机中载入病人扫描的影像，获得图像空间；S2：在所述工作台上的对象上贴上所述定位片，通过所述定位探头获取物理空间，并通过算法自动识别实现上述物理空间和图像空间的融合；S3：所述控制模块将所述机械臂的坐标与所述传感器坐标融合并校准，获得机械臂空间；S4：通过算法将上述机械臂空间与上述物理空间融合；S5：在所述主机内预设机械臂的运动轨迹并校准机械臂空间、物理空间以及图像空间；S6：所述主机在图像空间内规划穿刺过程的入针点和入针方向，并将数据发送至控制模块，通过控制模块控制机械臂运动到指定位置；S7：所述主机内将穿刺深度数据发送至所述控制模块内，所述控制模块控制所述电机工作，推动所述导航针完成穿刺过程后控制所述电机关闭。实施本专利技术的有益效果是：1、通过主机控制机械臂带动导航针对病患进行穿刺路径定位，再通过电机和驱动杆推动导航针实现穿刺过程即可，减少了人工操作，实现了穿刺过程的自动化，提高穿刺过程的精确度，降低患者在手术过程中的不适感；2、电机控制导航针的穿刺，降低穿刺过程中的抖动，提高了整个控制系统的稳定性，具有良好的控制性和高精度性；3、陶瓷电机具有无磁干扰性，自身重量轻，采用陶瓷电机驱动，通过控制频率实现穿刺运动高精度的速度与位置的控制，操作方便；4、实现物理空间、机械臂空间和图像空间的同步融合，进而定位机械臂的运动轨迹和导航针的穿刺位置及穿刺深度，实现自动穿刺过程，进一步提高操作过程中的准确性和稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例1中用于体现控制设备的结构示意图；图3为实施例1中用于体现穿刺导向模块的结构示意图；图4为实施例1中用于体现穿刺运动模块的结构示意图。在上述附图中，各图号标记分别表示：1-工作台；11-主机；121-磁场发生器；122-磁场接收器；2-底座；21-控制模块；22-机械臂；3-穿刺导向模块；31-壳体；32-燕尾槽；33-直线轴承；34-导向滑轨；35-燕尾块；36-夹紧螺钉一；4-穿刺运动模块；41-导向板一；43-夹紧螺钉二；42-导向板二；44-导航针；5-固定板；51-夹紧螺钉三；6-支撑型脚轮；61-拉手；7-电机；8-传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。实施例1：一种自动导航穿刺系统，如图1和图2所示，包括工作台1、主机11以及与由主机11控制的控制设备和空间定位装置；控制设备包括底座2、设置在底座2内的控制模块21、固定在底座2上的机械臂22、设置在机械臂22上远离底座2一端的穿刺导向模块3、设置在穿刺导向模块3上远离机械臂22一端的穿刺运动模块4以及驱动穿刺运动模块4工作的驱动件；机械臂22和驱动件均由控制模块21控制；空间定位装置包括磁场发生器121、磁场接收器122定位片和设置在定位片上的定位探头；空间定位装置设置在工作台1上远离控制设备一侧，穿刺运动模块4上设有传感器8。在上述实施方式中，如图1所示，工作台1用于病患躺平，穿刺运动模块4远离底座2一端朝向患者肺部，空间定位装置通过磁场发生器121和磁场接收器122采集穿刺运动模块4的磁场数据反馈至主机内，并与主机11内的影像比对，然后通过主机11对机械臂22发出指令，控制机械臂22控制控制设备进行穿刺定位，通过主机11内采集图像与对比图像对比，选择合适的穿刺路径，然后进行坐标配准，将路径及目标点位置信息传给机械臂22，由机械臂22完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动导航穿刺系统，其特征在于：包括工作台、主机以及与由所述主机控制的控制设备和空间定位装置；所述控制设备包括底座、设置在所述底座内的控制模块、固定在所述底座上的机械臂、设置在机械臂上远离所述底座一端的穿刺导向模块、设置在所述穿刺导向模块上远离所述机械臂一端的穿刺运动模块以及驱动所述穿刺运动模块工作的驱动件；所述机械臂和所述驱动件均由所述控制模块控制；所述空间定位装置包括磁场发生器、磁场接收器、定位片和设置在所述定位片上的定位探头；所述空间定位装置设置在所述工作台上远离所述控制设备一侧；所述穿刺运动模块上设有传感器。

【技术特征摘要】
1.一种自动导航穿刺系统，其特征在于：包括工作台、主机以及与由所述主机控制的控制设备和空间定位装置；所述控制设备包括底座、设置在所述底座内的控制模块、固定在所述底座上的机械臂、设置在机械臂上远离所述底座一端的穿刺导向模块、设置在所述穿刺导向模块上远离所述机械臂一端的穿刺运动模块以及驱动所述穿刺运动模块工作的驱动件；所述机械臂和所述驱动件均由所述控制模块控制；所述空间定位装置包括磁场发生器、磁场接收器、定位片和设置在所述定位片上的定位探头；所述空间定位装置设置在所述工作台上远离所述控制设备一侧；所述穿刺运动模块上设有传感器。2.根据权利要求1所述的一种导航穿刺系统，其特征在于：所述穿刺导向模块包括壳体、燕尾槽以及直线轴承；所述直线轴承一端与所述机械臂连接，另一端与壳体连接，所述燕尾槽设置在所述壳体上远离机械臂一侧。3.根据权利要求2所述的一种自动导航穿刺系统，其特征在于：所述驱动件包括电机、由所述电机驱动的驱动杆以及导向滑轨；所述驱动杆与所述导向板二背离所述导向板一一侧可拆卸连接；所述电机一端设有与所述燕尾槽配合的燕尾块，所述燕尾槽上设有若干用于固定所述燕尾块的夹紧螺钉一；所述电机远离所述燕尾块一端与导向滑轨固定。4.根据权利要求3所述的一种导航穿刺系统，其特征在于：所述穿刺运动模块包括导向件及导航针；所述导向件包括导向板一和导向板二；所述导向板一固定在所述导向滑轨上远离所述电机一端，所述导向板二滑移连接在所述导向滑轨上且所述导向板二背离所述导向板一一侧与所述驱动杆固定；所述导向板一和所述导向板二均与所述导向滑轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜顺华，王涛，
申请(专利权)人：上海精劢医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31