一种全向移动式多自由度双源X射线设备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种全向移动式多自由度双源X射线设备及其应用，包括全向移动平台，全向移动平台底部具有麦克纳姆轮，多自由度运动置安装于全向移动平台前侧并与双源机架相连，实现双源机架平移、升降及偏转，电池组和高压发生器安装于全向移动平台后侧；双源机架包括开放式支架，转子位于开放式支架内侧的弧形导轨槽内，通过主动齿轮转动带动转子转动，转子内侧设置弧形导轨、两个X射线球管和两个探测器，弧形转动架沿弧形导轨转动可将转子封闭成O型转动体。该设备可全向移动，在手术室内可操作性强，双源机架自由度高、定位精度高，能实现术中多个位置的精准定位扫描及手术结果检查，且可应用在血管造影手术中，实现不同方位扫描，造影效率高。

An omnidirectional mobile dual source X-ray equipment with multiple degrees of freedom and its application

【技术实现步骤摘要】
一种全向移动式多自由度双源X射线设备及其应用
本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种全向移动式多自由度双源X射线设备。
技术介绍
在80年代美国率先将计算机辅助手术导航系统应用于神经外科，在解决了实时图像处理和仪器追踪的技术问题后，精准微创脊柱外科得到了逐步应用。近年来，微创手术备受关注，脊柱、头颈及四肢微创外科手术等都日渐成熟，微创外科最大限度的降低了对患者全身各个系统的影响，已经成为21世纪外科医疗发展的主要方向之一。我国人口众多，患病群体多，医生手术量大，在过去的十几年内，我国的微创外科技术得到了迅速的发展，然而微创疗法的本身技术特点就意味着无法在完全开放的状态下施展手术，只能根据术者对病人术前CT图像的评估，结合术者自身经验，使用细长的手术器械在狭小的空间内开展手术，手术风险高，手术质量完全依赖术者经验，术后进行CT扫描确认手术效果，并决定是否进行二次手术。以脊柱椎弓根钉的置入手术为例，徒手置钉的准确率仅约为90.3％，导致这一现象的主要原因在于患者体位的改变，造成与术前CT图像评估的差异，术者在将椎弓根钉置入脊柱的过程中，缺少实时调整钉道的依据，从而造成手术效果不佳。解决这些问题的根本办法是采用先进的术中CT扫描设备，扫描重建高精度的三维图像，及时修正手术操作，从而减小手术难度，提高手术的精准度，避免二次手术的发生。目前市场上一般的微创外科术中设备多为C型臂X射线扫描设备，球管和平板探测器分别安装在可旋转的C型开口机架两端，手术中难以同时得到正位和侧位图像，需要频繁转动C臂，且手术室中，时间和空间都比较紧张，无法给予充足的设备移动时间。因此，许多手术中往往需要两台C型臂X射线扫描设备交叉布置，以减少手术时间和透视时间，这样却大大增加了设备成本，且对医生造成辐射伤害。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服上述现有技术的不足，解决上述问题。本专利技术提供一种全向移动式多自由度双源X射线设备，能实现术中多个位置的精准定位扫描及手术结果检查，并且用于血管造影手术中，可一次实现两个不同方位的扫描，降低辐射剂量，增强造影效果。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种全向移动式多自由度双源X射线设备，包括全向移动平台、多自由度运动装置、双源机架、电池组、高压发生器；所述全向移动平台底部具有麦克纳姆轮，所述多自由度运动置安装于全向移动平台前侧并与双源机架相连，通过多自由度运动置实现双源机架平移、升降及偏转，所述电池组和高压发生器安装于全向移动平台后侧；所述双源机架包括开放式支架、转子、X射线球管一、探测器一、X射线球管二、探测器二、弧形转动架、主动齿轮，转子位于在开放式支架内侧的弧形导轨槽内，主动齿轮安装在弧形导轨槽底部并与转子的外圆周齿圈相互啮合，通过主动齿轮转动带动转子在弧形导轨槽内转动，在转子内侧安装X射线球管一和弧形导轨，探测器一、X射线球管二、弧形转动架安装在弧形导轨上，探测器二安装在弧形转动架上，弧形转动架沿弧形导轨转动可将转子封闭成O型转动体，X射线球管一与探测器一在O型转动体圆周上呈180°间隔，X射线球管二与探测器二在O型转动体圆周上呈180°间隔。进一步的，所述转子可在弧形导轨槽内进行±190°范围内的转动；所述X射线球管一与X射线球管二夹角α范围在50°～130°进一步的，所述转子内侧的弧形导轨具有限位锁紧机构，用于固定弧形转动架。进一步的，所述多自由度运动装置包括X轴运动装置、Y轴运动装置、Z轴运动装置、立柱旋转运动装置、双源机架偏转运动装置，双源机架偏转运动装置与双源机架相连，带动双源机架围绕X轴转动，Z轴运动装置与双源机架偏转运动装置相连，带动双源机架沿Z轴平移，Y轴运动装置与Z轴运动装置相连，带动双源机架沿Y轴升降，立柱旋转运动装置与Y轴运动装置相连，带动双源机架围绕Y轴转动,X轴运动装置与立柱旋转运动装置相连，带动双源机架沿X轴平移。进一步的，所述X轴运动装置包括固定于全向移动平台的安装基板、固定于安装基板的X轴直线导轨和齿条、安装于X轴直线导轨的X轴滑动平台、安装于X轴滑动平台的X轴电机，X轴电机通过减速机与传动轴相连，X轴齿轮安装于传动轴并与齿条相互啮合；所述立柱旋转运动装置包括回转轴承一，回转轴承一内圈安装于X轴滑动平台，回转轴承一外圈设有蜗轮一，蜗轮一与蜗杆一相互啮合，蜗杆一通过行星减速机与立柱旋转电机相连；所述Y轴运动装置包括安装于回转轴承一外圈的立柱支架、安装于立柱支架的Y轴直线导轨和伺服电缸、安装于Y轴直线导轨的Y轴升降立柱、安装于Y轴升降立柱与立柱支架之间的气弹簧，Y轴升降立柱与伺服电缸相连；所述Z轴运动装置包括安装于Y轴升降立柱的悬挂支架、安装于悬挂支架的滚珠丝杠和Z轴电机、安装于滚珠丝杠上的Z轴滑台，滚珠丝杠通过同步带、减速机与Z轴电机相连，同步带设有张紧机构；所述双源机架偏转运动装置包括回转轴承二，回转轴承二内圈安装于Z轴滑台上，回转轴承二外圈设有蜗轮二，蜗轮二与蜗杆二相互啮合，蜗杆二通过行星减速机与双源机架偏转电机相连，开放式支架安装于回转轴承二外圈。进一步的，所述电池组和高压发生器后侧安装防护铅玻璃。进一步的，所述防护铅玻璃包括铅玻璃、导向滑轨、前端导向器、升降电机、转向滑轮、绕线齿轮、钢丝绳、玻璃底托、绕线轴，导向滑轨通过支架竖直安装在全向移动平台上，玻璃底托安装在导向滑轨上，铅玻璃下端安装在玻璃底托上，前端导向器安装在导向滑轨上端，铅玻璃穿过前端导向器，转向滑轮、绕线齿轮和升降电机安装在支架上部，钢丝绳一端固定在玻璃底托上，另一端绕过转向滑轮与绕线轴相连，绕线轴通过绕线齿轮与升降电机相连。进一步的，所述全向移动平台后侧还设有把手，把手上设置把手开关，用于控制麦克纳姆轮速度及方向。进一步的，所述把手开关包括按压条、开关连接柱、复位弹簧、导柱、导柱弹簧和力传感器，开关连接柱和导柱相互平行，开关连接柱后端穿过按压条，前端固定在把手上，复位弹簧套在开关连接柱上，导柱后端固定在按压条上，前端靠近力传感器，力传感器固定在把手上，导柱弹簧套在导柱上。上述的一种全向移动式多自由度双源X射线设备在血管造影手术中的应用。有益效果：1)设备可全向移动，在手术室内可操作性强，双源机架自由度高、定位精度高，能实现术中多个位置的精准定位扫描及手术结果检查，用于血管造影手术一次可显示两个角度，造影剂用量少，检查效率高；2)设备后侧的防护铅玻璃可以有效避免操作人员受到X射线辐射，防护铅玻璃可自由升降；3)设备后侧的把手开关控制整体设备运动，可以直接控制设备的运行方向及速度。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图；图2为本专利技术的侧向视图；图3为本专利技术的转子打开结构示意图；图4为转子结构拆分示意图；图5为多自由度运动装置结构示意图；图6为Z轴运动装置结构示意图；图7为防护铅玻璃升降结构示意图；图8为左右控制把手按钮分布示意图；图9为把手按钮内部结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全向移动式多自由度双源X射线设备，其特征在于：包括全向移动平台(1)、多自由度运动装置(2)、双源机架(3)、电池组(4)、高压发生器(5)；/n所述全向移动平台(1)底部具有麦克纳姆轮(11)，所述多自由度运动置(2)安装于全向移动平台(1)前侧并与双源机架(3)相连，通过多自由度运动置(2)实现双源机架(3)平移、升降及偏转，所述电池组(4)和高压发生器(5)安装于全向移动平台(1)后侧；/n所述双源机架(3)包括开放式支架(31)、转子(32)、X射线球管一(321)、探测器一(322)、X射线球管二(323)、探测器二(324)、弧形转动架(326)、主动齿轮(311)，转子(32)位于在开放式支架(31)内侧的弧形导轨槽(312)内，主动齿轮(311)安装在弧形导轨槽(312)底部并与转子(32)的外圆周齿圈相互啮合，通过主动齿轮(311)转动带动转子(32)在弧形导轨槽(312)内转动，在转子(32)内侧安装X射线球管一(321)和弧形导轨(327)，探测器一(322)、X射线球管二(323)、弧形转动架(326)安装在弧形导轨(327)上，探测器二(324)安装在弧形转动架(326)上，弧形转动架(326)沿弧形导轨(327)转动可将转子(32)封闭成O型转动体，X射线球管一(321)与探测器一(322)在O型转动体圆周上呈180°间隔，X射线球管二(323)与探测器二(324)在O型转动体圆周上呈180°间隔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种全向移动式多自由度双源X射线设备，其特征在于：包括全向移动平台(1)、多自由度运动装置(2)、双源机架(3)、电池组(4)、高压发生器(5)；
所述全向移动平台(1)底部具有麦克纳姆轮(11)，所述多自由度运动置(2)安装于全向移动平台(1)前侧并与双源机架(3)相连，通过多自由度运动置(2)实现双源机架(3)平移、升降及偏转，所述电池组(4)和高压发生器(5)安装于全向移动平台(1)后侧；
所述双源机架(3)包括开放式支架(31)、转子(32)、X射线球管一(321)、探测器一(322)、X射线球管二(323)、探测器二(324)、弧形转动架(326)、主动齿轮(311)，转子(32)位于在开放式支架(31)内侧的弧形导轨槽(312)内，主动齿轮(311)安装在弧形导轨槽(312)底部并与转子(32)的外圆周齿圈相互啮合，通过主动齿轮(311)转动带动转子(32)在弧形导轨槽(312)内转动，在转子(32)内侧安装X射线球管一(321)和弧形导轨(327)，探测器一(322)、X射线球管二(323)、弧形转动架(326)安装在弧形导轨(327)上，探测器二(324)安装在弧形转动架(326)上，弧形转动架(326)沿弧形导轨(327)转动可将转子(32)封闭成O型转动体，X射线球管一(321)与探测器一(322)在O型转动体圆周上呈180°间隔，X射线球管二(323)与探测器二(324)在O型转动体圆周上呈180°间隔。


2.根据权利要求1所述的一种全向移动式多自由度双源X射线设备，其特征在于：所述转子(32)可在弧形导轨槽(312)内进行±190°范围内的转动；所述X射线球管一(321)与X射线球管二(323)夹角α范围在50°～130°。


3.根据权利要求2所述的一种全向移动式多自由度双源X射线设备，其特征在于：所述转子(32)内侧的弧形导轨(327)具有限位锁紧机构，用于固定弧形转动架(326)。


4.根据权利要求1所述的一种全向移动式多自由度双源X射线设备，其特征在于：所述多自由度运动装置(2)包括X轴运动装置(21)、Y轴运动装置(22)、Z轴运动装置(23)、立柱旋转运动装置(24)、双源机架偏转运动装置(25)，双源机架偏转运动装置(25)与双源机架(3)相连，带动双源机架(3)围绕X轴转动，Z轴运动装置(23)与双源机架偏转运动装置(25)相连，带动双源机架(3)沿Z轴平移，Y轴运动装置(22)与Z轴运动装置(23)相连，带动双源机架(3)沿Y轴升降，立柱旋转运动装置(24)与Y轴运动装置(22)相连，带动双源机架(3)围绕Y轴转动,X轴运动装置(21)与立柱旋转运动装置(24)相连，带动双源机架(3)沿X轴平移。


5.根据权利要求4所述的的一种全向移动式多自由度双源X射线设备，其特征在于：所述X轴运动装置(21)包括固定于全向移动平台(1)的安装基板(212)、固定于安装基板(212)的X轴直线导轨(211)和齿条(216)、安装于X轴直线导轨(211)的X轴滑动平台(213)、安装于X轴滑动平台(213)的X轴电机(214)，X轴电机(214)通过减速机与传动轴相连，X...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯在东，吴小页，郭炜，刘卫琴，
申请(专利权)人：南京安科医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32