一种MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及一种MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统，所述的MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统包括真空抽吸活检仪和六自由度定位机器人系统；所述的真空抽吸活检仪包括穿刺活检针和动力系统主机；所述的六自由度机器人系统包括机体结构和驱动系统；所述的动力系统主机包括主机本体；所述的机体结构包括定位结构、定向结构和穿刺结构；所述的定位结构设有三个自由度，所述的定向结构设有两个自由度，所述的穿刺结构设有一个自由度。其优点表现在：全自动化乳腺穿刺定位机器人均具有完全MRI兼容性，且在乳腺真空抽吸旋切活检系统助力下可实现乳腺病灶取材的实时MRI图像导航以及“一次进针、多次取样”的自动化设定。

【技术实现步骤摘要】
一种MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统
本专利技术涉及医疗机器人
，具体地说，是一种MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统。
技术介绍
趋势判断和需求分析国内外现状、水平和发展趋势(含知识产权状况和技术标准状况)；经济建设和社会发展需求；科学技术价值、特色和创新点。(一)乳腺癌是严重影响我国妇女身心健康的常见恶性肿瘤。乳腺癌是妇女最常见的恶性肿瘤之一，其发病率高居欧美女性患者肿瘤发病率第一位，占总发病率的30.9％。在我国，随着工业化进程的快速提高，人民生活条件的日益改善，饮食结构的变化，工作压力增加以及生育年龄的推后，乳腺癌的发病率也在显著增加。据统计，上海市的乳腺癌发病人数，已由80年代的十万分之13，快速增长到2009年的十万分之85。乳腺癌已成为严重危害到我国妇女健康的疾病之一。随着治疗手段的进步，一期乳腺癌的治疗成功率很高，5年生存率可达95％以上，治疗费用可也控制在1万元左右，其中有70％以上的病人会要求在手术时提出保乳要求。而四期乳腺癌的五年生存率仅为16％，且治疗费用也会超过10万元。因此对乳腺癌的早期发现，早期诊断以及早期干预治疗，不仅可以显著提高妇女的生活质量，同时也会降低病人看病费用，减轻经济负担。(二)磁共振成像(MRI)及其引导下活检是发现早期乳腺癌的必要手段。磁共振是一种常用的影像学检查手段。其有别于其它成像技术，它使用人体内的水分子作为信号来源，不会对人体造成任何损害。同时，它也是所有影像学手段中软组织对比度最好的一种。随着磁共振硬件的逐步发展，磁共振的乳腺检查也是近几年发展迅速的检查技术。2000年之后，已有多篇高质量的外国文献在讨论使用磁共振作为乳腺癌高危人群的筛查手段[1,2,3,4,5,6]。综合这些文章的结果，对在3262例高危人群的筛查中，磁共振对恶性肿瘤的敏感性高达80％(99/123)，远高于X线的37％(46/123)以及超声的23％(4/17)。其中有53％的病灶(65/123)是只有磁共振才发现的。这些结果证实了磁共振对乳腺疾病的高敏感性。乳腺癌的手术，尤其是根治性手术对病人的生理和心理都是一个沉重的打击，所以术前明确诊断是乳腺癌治疗的一个重要原则。乳腺癌的诊断方法很多，包括体检、乳腺X线、B超、磁共振、乳腺导管内窥镜等等，但最终确诊仍然要依靠病理学诊断。活组织检查(简称活检)是获得术前病理诊断最常用的手段，它包括穿刺针活检和手术活检两种方法。与手术活检相比，穿刺针活检对正常组织的破坏少，无疤痕，病人只需要局部麻醉，且费用也相对低廉。最重要的是穿刺活检可以使乳腺良性病变的患者(目前占手术病人的大多数)免去了不必要的手术。目前国内传统使用乳腺X线或B超作为影像学手段引导穿刺活检。这两种手段各有特点。B超引导的乳腺穿刺，是时间最短，且经济的活检方案。其劣势则在于空间分辨率不足，无法判断实际恶性病灶的位置。因此对较小病变，良恶混合性病灶或已发生液化坏死的较大病灶均缺乏准确性。X线引导的活检穿刺，优势在于其可以准确定位病变钙化位置，空间分辨率高，但除了会对病人造成一定的辐射损伤外，其劣势在于对致密腺体内的病变、靠近胸壁的病变以及没有钙化的病变不敏感。而且还有一部分乳腺病灶，在常规X线以及超声条件下并不能完全显示，而只有在MRI的条件下才能显示，例如早期癌。利用磁共振的三维成像能力，以及其不同序列(脂肪抑制T2权重成像，弥散加权成像，动态增强，波谱等)，产生的丰富的软组织对比度，磁共振可以比其它影像学手段更准确的定位乳腺病变中活性最高，病变细胞密度最大的位置，从而提高乳腺活检的成功率及准确性。1994年，第一篇利用磁共振引导的乳腺活检发表在Radiology杂志，从此之后，随着磁共振设备以及活检设备的不断进步，越来越多的文章在探讨此方案的可行性。1998年，得到欧盟委员会支持的磁共振引导乳腺活检临床评估开始，截止2005年共有538例病人接受了磁共振引导的穿刺活检，并有491例病人接受了24-48个月的随访观察。无一例假阴性结果以及96％的活检成功率，证实了基于磁共振引导活检的价值及方案成熟度。核心针活检(CoreNeedleBiopsy，CNB)方案相对简便，对病人创伤小，价格便宜，但与手术病理一致率低于真空辅助活检(VacuumAssistedBiopsy，VAB)方案，VAB方案取样量大，活检病理与手术病理一致率高，因此是首选的活检方式。但目前VAB活检系统全部来自国外进口，价格昂贵，设计制造物美价廉的MRI兼容性真空辅助活检旋切系统具有重大的经济及社会意义。而目前国外流行的BARD，Mammatone等VAB活检器材尚未完全解决MRI兼容性问题，包括穿刺针、便携式手柄或真空抽吸机。(三)MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人是医学发展的要求和方向。常用的医学图像导航有计算机断层扫描成像(CT)、超声波成像(US)和核磁共振成像(MRI)，这三种成像手段也各有优劣。前两种成像方法在许多临床手术中得到应用，但是它们不能精确地识别肿瘤的边界和检测出肿瘤组织的坏死，而MRI可以精确地识别出肿瘤的大小、位置以及扩散范围，与传统医学成像相比，MRI更适合于术中实时导航，尤其是针对软组织，MRI在准确性和清晰度上远远优于US和CT这两种成像手段。MRI导航手术时，在图像系统中实时显示待手术软组织和手术器械的三维空间位置，手术医生借助图像信息进行相应的手术操作。这种手术相比传统手术的优势在于创伤小，准确性高，医生可以对患者身体内部结构进行手术。手术系统的构建涉及介入科学、影像学、图形图像、机械工程、控制工程等学科领域，因此成为目前国内外多学科研究机构的重点研究对象。传统的图像导向治疗，手术规划严重依赖术前的核磁共振图像，依据术前图像进行手术部位的确定。但是手术中病灶的实际位置会因为病人的呼吸和人体位姿的变化等而变化，导致与术前的规划不完全一样，这样会降低手术的准确度，最终导致手术失效和直接后遗症。实时获取手术过程中的图像是提高手术精确度的方法之一。同时，医疗手术机器人在手术中的准确性和可靠性大大超过了外科医生，因此采用基于实时MRI导航的微创手术机器人进行穿刺手术是进行前列腺癌、乳腺癌等疾病活检的理想方案。目前，在国外MRI穿刺手术导航机器人研究已经成为了热点，而在国内这方面研究却很少。NabilZemiti、IvanBricault等人在2008年研制了一种用于腹部穿刺的5自由度轻型MRI手术机器人：LPRrobot。2007年，DanStoianovici,DannySong等人研制了一款用于前列腺穿刺活检的新型气动机器人。2008年，北京航空航天大学洪在地、贠超等设计了一款用于神经外科手术的机器人，该机器人含三自由度Delta并联机构和两自由度串联机构，是国内为数不多的导航机器人之一。而MR引导的穿刺定位手术机器人的研究面临的关键问题就是兼容性问题，本文针对磁共振的兼容性问题，设计了一款具有六自由度的机构，采用气动方式驱动，操作者根据MR影像分析，可以清楚的确定穿刺路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统，其特征在于，所述的MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统包括真空抽吸活检仪和六自由度定位机器人系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统，其特征在于，所述的MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统包括真空抽吸活检仪和六自由度定位机器人系统。


2.根据权利要求1所述的MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统，其特征在于，所述的真空抽吸活检仪包括穿刺活检针和动力系统主机。


3.根据权利要求2所述的MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统，其特征在于，所述的活检穿刺针前方靠近针尖处设有凹槽；所述的凹槽后壁并排设有多枚真空吸引孔；所述的凹槽上方，穿刺活检针内部设有针管切割刀；所述的穿刺活检针后段设有组织收集仓。


4.根据权利要求2所述的MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统，其特征在于，所述的动力系统主机包括主机本体；所述的主机本体上表面依次设有方向控制按键、旋切控制按键和真空抽吸按键；所述的主机本体上表面还设有显示器；所述的主机本体前侧设有控制连接导线和真空抽吸泵系统连接导线。


5.根据权利要求1所述的MRI兼容性全自动化乳腺病灶定位活检机器人系统，其特征在于，所述的活检穿刺针为中空...

【专利技术属性】
技术研发人员：李康安，鲁伦博，李茂林，嵇颖，
申请(专利权)人：上海市第一人民医院，
类型：发明
国别省市：上海;31