一种人工引导自动穿刺装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种人工引导自动穿刺装置，包括操作床、导引笔、双C型支架、定位摄像头、穿刺终端、角度调整装置、图像处理与显示系统、控制系统、专用校准装置、专用小车。操作床四角安放定位摄像头，双C型支架横放在操作床上，双C型支架下方为轨道，轨道内安装轨道滑块与角度调整装置连接，角度调整装置连接穿刺终端，由穿刺终端执行穿刺操作。摄像头捕捉导引笔指示的穿刺位置与方向，设定好进针深度后，控制器控制穿刺终端自动运行，同时设计了实际穿刺前的模拟穿刺校准环节，减少定位误差，提高了精准度和安全性。

An Automatic Puncture Device with Artificial Guidance

The invention provides an automatic puncture device with manual guidance, including an operating bed, a guide pen, a double C bracket, a positioning camera, a puncture terminal, an angle adjustment device, an image processing and display system, a control system, a special calibration device and a special car. Positioning cameras are placed in the four corners of the operating bed. Double C-type brackets are placed horizontally on the operating bed. Under the double C-type brackets, the track slider is installed in the track to connect with the angle adjustment device. The angle adjustment device is connected with the puncture terminal, and the puncture operation is performed by the puncture terminal. The camera captures the position and direction of puncture indicated by the guide pen. After setting the depth of puncture, the controller controls the automatic operation of puncture terminal. At the same time, the analog puncture calibration link before actual puncture is designed to reduce the positioning error and improve the accuracy and safety.

【技术实现步骤摘要】
一种人工引导自动穿刺装置
本专利技术涉及介入穿刺装置
，尤其涉及一种人工引导自动穿刺装置，用于经皮病灶穿刺活检。
技术介绍
各种检测设备引导下经皮穿刺是人体器官内部病变病理取材用于诊断或某些疾病局部治疗的重要方法，如CT引导下经皮肺穿刺活检、肝肿瘤经皮穿刺微波治疗、超声引导穿刺、PICC、骨科手术过程中的穿刺等。经皮病灶穿刺技术不仅要求穿刺针准确达到目标病灶，而且在穿刺路线上避免损伤大血管及其它重要结构或脏器。目前该技术通常由操作者根据各探测设备所呈现的平面图像凭借空间感确定穿刺位置及角度，穿刺过程中有时需要多次扫描。该方法有下列不足：1，手动穿刺要求操作者须有高超的空间感及熟练的技术，对于小病灶或中央病灶，尤其是靠近心脏大血管或其它重要脏器，该方法的准确度不足且风险极高；2，操作者需要在扫描室与图像室之间来回奔波，病人体内血管、神经等组织器官会随着患者自身体位变化或体内器官自主律动发生位移，如肺及肺内病灶随着患者呼吸运动而位移、胃肠道蠕动导致病灶位置变化等，穿刺的准确度受影响；3，如采用CT或超声扫描检测，呈现的图像是横断面，穿刺方向只能在一个方向调整，对于小病灶，尤其是血管旁或肋骨遮挡下的小病灶，穿刺针需要在非横断面内调整方向，但这些穿刺路线跨越多个横断面，其准确度及血管损伤的风险难以把握。针对上述不足，技术上已有下列改进：1，CT透视，即CT实时扫描并成像，人体横断层面及穿刺针被实时显示，步骤基本同上，但操作者多次暴露在射线下。2，检测设备引导辅助穿刺：如CT扫描后计算穿刺角度、利用准向器引导穿刺，或超声检测实时引导穿刺；但目前准向仪分为手持式与固定式，手持式准向仪更多依靠经验，固定式准向仪穿刺角度受限，多用于确定穿刺路径后进行辅助穿刺，但穿刺前需要调整准向仪位置，精度不高；超声检测对检测的角度要求较高，需要操作者具有丰富的识图经验，且超声图像受外界影响较大，穿刺稳定性不易把握。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种人工引导自动穿刺装置，用于人体器官内部病灶的穿刺，实现实时定位穿刺位置、实时调整穿刺角度、实时校正穿刺误差、提高穿刺精度、减少重要脏器损伤风险。具体的，一种人工引导自动穿刺装置，包括操作床（1）、导引笔（2）、双C型支架、定位摄像头（6）、角度调整装置（7）、穿刺终端（8）、图像处理与显示系统（9）、控制系统（10）、专用校准装置（11）和专用小车（12）；所述操作床（1）两侧为凸起直轨，安放所述的双C型支架，所述的双C形支架包括工作臂（3）、备用臂（5）和连接杆（4），所述的连接杆（4）设置于所述工作臂（3）和所述备用臂（5）最高点，连接所述工作臂（3）和所述备用臂（5）；C型支架每一臂横截面有上下两个凹槽，上方凹槽铺设四芯电缆（13），下方凹槽内安装轨道滑块（14），所述轨道滑块（14）与所述角度调整装置（7）一端连接，所述角度调整装置（7）另一端连接所述穿刺终端（8）；所述的定位摄像头（6）放置于所述的操作床（1）四角，由所述的定位摄像头（6）扫描操作环境、将图像信息传输到所述的图像处理与显示系统（9），用于建立空间坐标系；所述定位摄像头（6）实时监测所述导引笔（2）的空间位置，所述导引笔（2）为两头尖中间圆的形状，且两端尖头为容易被所述定位摄像头（6）捕捉到的感应小球，所述导引笔（2）尖端置于皮肤上即定位进针点、两端尖头连线的方向即为进针方向；所述定位摄像头（6）采集到的图像信息传输至所述图像处理与显示系统（9），所述图像处理与显示系统（12）用于计算得到各感应点坐标信息，所述控制系统（10）用于接收所述图像处理与显示系统（9）处理后的参数，生成进针指令，用于对穿刺定位与穿刺操作进行控制。优选地，所述图像处理与显示系统（9）与所述的导引笔（2）、所述定位摄像头（6）、所述控制系统（10）连接；所述定位摄像头（6）实时扫描操作区域，采集的图像信息传递到所述图像处理与显示系统（9），用于建立空间坐标系，经过处理计算得到实时扫描区域内各装置上静置与运动点的空间坐标，当使用所述导引笔（2）模拟穿刺操作在进针点位停留时，所述导引笔（2）前端即为进针点，所述定位摄像头（6）采集此时所述引导笔（2）位置图像，所述图像处理与显示系统（9）记录下所述导引笔（2）前后两端点的坐标，即可确定进针点坐标，并计算出通过所述导引笔（2）前后两端点的直线方向，此方向即为穿刺进针方向。优选地，所述的角度调整装置（7）包括轨道滑块（14）、云台底座（15）、微型云台（16）和刚性连接杆（17），所述云台底座（15）一端固定于所述轨道滑块（14），所述云台底座（15）另一端连接所述微型云台（16），所述刚性连接杆（17）一端固定于所述微型云台（16），所述刚性连接杆（17）另一端固定于所述穿刺终端（8）。优选地，所述的轨道滑块（14）包括滚轮组（21）、阻尼器（22）和滑块外壳（23）；所述云台底座（15）包括第一伺服电机（24）、第一伺服电机控制器（25）、第二伺服电机控制器（26）、第二伺服电机（27）、第一电缸推杆（28）和电缸外壳（29）；所述轨道滑块（14）通过所述第一伺服电机控制器（25）控制第一伺服电机（24）驱动所述滚轮组（21）在轨道内滑动，所述阻尼器（22）用于为所述轨道滑块（14）的滑动提供阻尼；所述第二伺服电机控制器（26）与所述第二伺服电机（27）连接，所述第二伺服电机（27）与所述电缸外壳（29）连接，所述第一电缸推杆（28）固定于所述微型云台（16），所述第二伺服电机（27）用于驱动所述第一电缸推杆（28）伸缩，进行改变所述微型云台（16）的高度。优选地，所述的微型云台（16）包括左半球（162）、中央工作槽（163）、右半球（161）和可旋转基座（164），所述刚性连接杆（17）的一端固定在所述中央工作槽（163）中心，所述刚性连接杆（17）以所述中央工作槽（163）中心沿所述中央工作槽（163）前后旋转，所述刚性连接杆（17）可以前后旋转180°，所述中央工作槽（163）在所述可旋转基座（164）上旋转，所述可旋转基座（164）可以水平旋转360°。优选地，所述的穿刺终端（8）包括第三伺服电机（18）、可扭曲金属管组（19）和穿刺针筒（20）；所述第三伺服电机（18）包括微型电机（30）、第三伺服电机控制器（31）和电机外壳（32），所述电机外壳（32）以螺纹方式固定在所述刚性连接杆（17）上；所述穿刺针筒（22）包括第二电缸推杆（33）、针头（34）和针筒外壳（35），所述针筒外壳（35）固定于所述可扭曲金属管组（19）一端，所述可扭曲金属管组（19）另一端固定于所述电机外壳（32），所述第三伺服电机（18）与所述第二电缸推杆（33）连接。优选地，所述的专用校准装置（11）为六面都布满直径1mm的圆形通孔的塑料立方体，在穿刺前将所述专用校准装置（11）放置于空的操作床（1）上进行模拟穿刺，在所述专用校准装置（11）上指定在一条直线上的两个孔，控制穿刺装置执行自动穿刺操作，观察穿刺操作是否符合设定，进行精度校准。优选地，所述的控制系统（10）包括主控制器（10）、第一伺服电机控制器（25）、第二伺服电机控制器（26）、第三伺服电机控制器（31）和微型云台控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工引导自动穿刺装置，包括操作床（1）、导引笔（2）、双C型支架、定位摄像头（6）、角度调整装置（7）、穿刺终端（8）、图像处理与显示系统（9）、控制系统（10）、专用校准装置（11）和专用小车（12）；所述操作床（1）两侧为凸起直轨，安放所述的双C型支架，所述的双C形支架包括工作臂（3）、备用臂（5）和连接杆（4），所述的连接杆（4）设置于所述工作臂（3）和所述备用臂（5）最高点，连接所述工作臂（3）和所述备用臂（5）； C型支架每一臂横截面有上下两个凹槽，上方凹槽铺设四芯电缆（13），下方凹槽内安装轨道滑块（14），所述轨道滑块（14）与所述角度调整装置（7）一端连接，所述角度调整装置（7）另一端连接所述穿刺终端（8）；所述的定位摄像头（6）放置于所述的操作床（1）四角，由所述的定位摄像头（6）扫描操作环境、将图像信息传输到所述的图像处理与显示系统（9），用于建立空间坐标系；所述定位摄像头（6）实时监测所述导引笔（2）的空间位置，所述导引笔（2）为两头尖中间圆的形状，且两端尖头为容易被所述定位摄像头（6）捕捉到的感应小球，所述导引笔（2）尖端置于皮肤上即定位进针点、两端尖头连线的方向即为进针方向；所述定位摄像头（6）采集到的图像信息传输至所述图像处理与显示系统（9），所述图像处理与显示系统（12）用于计算得到各感应点坐标信息，所述控制系统（10）用于接收所述图像处理与显示系统（9）处理后的参数，生成进针指令，用于对穿刺定位与穿刺操作进行控制。...

【技术特征摘要】
1.一种人工引导自动穿刺装置，包括操作床（1）、导引笔（2）、双C型支架、定位摄像头（6）、角度调整装置（7）、穿刺终端（8）、图像处理与显示系统（9）、控制系统（10）、专用校准装置（11）和专用小车（12）；所述操作床（1）两侧为凸起直轨，安放所述的双C型支架，所述的双C形支架包括工作臂（3）、备用臂（5）和连接杆（4），所述的连接杆（4）设置于所述工作臂（3）和所述备用臂（5）最高点，连接所述工作臂（3）和所述备用臂（5）；C型支架每一臂横截面有上下两个凹槽，上方凹槽铺设四芯电缆（13），下方凹槽内安装轨道滑块（14），所述轨道滑块（14）与所述角度调整装置（7）一端连接，所述角度调整装置（7）另一端连接所述穿刺终端（8）；所述的定位摄像头（6）放置于所述的操作床（1）四角，由所述的定位摄像头（6）扫描操作环境、将图像信息传输到所述的图像处理与显示系统（9），用于建立空间坐标系；所述定位摄像头（6）实时监测所述导引笔（2）的空间位置，所述导引笔（2）为两头尖中间圆的形状，且两端尖头为容易被所述定位摄像头（6）捕捉到的感应小球，所述导引笔（2）尖端置于皮肤上即定位进针点、两端尖头连线的方向即为进针方向；所述定位摄像头（6）采集到的图像信息传输至所述图像处理与显示系统（9），所述图像处理与显示系统（12）用于计算得到各感应点坐标信息，所述控制系统（10）用于接收所述图像处理与显示系统（9）处理后的参数，生成进针指令，用于对穿刺定位与穿刺操作进行控制。2.如权利要求1所述的人工引导自动穿刺装置，其特征在于，所述图像处理与显示系统（9）与所述的导引笔（2）、所述定位摄像头（6）、所述控制系统（10）连接；所述定位摄像头（6）实时扫描操作区域，采集的图像信息传递到所述图像处理与显示系统（9），用于建立空间坐标系，经过处理计算得到实时扫描区域内各装置上静置与运动点的空间坐标，当使用所述导引笔（2）模拟穿刺操作在进针点位停留时，所述导引笔（2）前端即为进针点，所述定位摄像头（6）采集此时所述引导笔（2）位置图像，所述图像处理与显示系统（9）记录下所述导引笔（2）前后两端点的坐标，即可确定进针点坐标，并计算出通过所述导引笔（2）前后两端点的直线方向，此方向即为穿刺进针方向。3.如权利要求1所述的人工引导自动穿刺装置，其特征在于，所述的角度调整装置（7）包括轨道滑块（14）、云台底座（15）、微型云台（16）和刚性连接杆（17），所述云台底座（15）一端固定于所述轨道滑块（14），所述云台底座（15）另一端连接所述微型云台（16），所述刚性连接杆（17）一端固定于所述微型云台（16），所述刚性连接杆（17）另一端固定于所述穿刺终端（8）。4.如权利要求2所述的人工引导自动穿刺装置，其特征在于，所述的轨道滑块（14）包括滚轮组（21）、阻尼器（22）和滑块外壳（23）；所述云台底座（15）包括第一伺服电机（24）、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷晓虹，沈江，张彩林，青艾伶，
申请(专利权)人：四川大学华西第四医院四川大学华西职业病医院，
类型：发明
国别省市：四川,51