一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人及其使用方法技术

本发明专利技术涉及乳腺活检穿刺设备领域，公开了一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人。由定位模块、穿刺模块、稳定模块构成。定位模块由X向滑台、Y向滑台、Z向滑台构成，主要用于调整入针位置和角度。穿刺模块由穿刺滑台和医疗电动推杆构成，医疗电动推杆带动穿刺滑台做俯仰运动，穿刺滑台将活检针推送到病灶点进行穿刺。稳定模块用来减弱乳腺组织的流动性，稳定乳腺组织。本发明专利技术能够帮助医生在磁共振环境下更好的完成有限空间内的乳腺活检穿刺手术，减少医生的工作强度，同时提高手术的精准度，使患者有更好的手术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人及其使用方法
本专利技术涉及乳腺活检穿刺设备领域，具体涉及一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人及其使用方法。
技术介绍
女性乳腺组织疾病是危害女性健康的主要因素。其中乳腺癌是女性中最常见的癌症之一，严重危害女性健康。全球乳腺癌发病率自20世纪70年代末开始一直呈上升趋势，所以女性乳腺疾病的检查和治疗已成为当前社会的重大公共卫生问题。乳腺介入手术的人工操作繁琐、技术难度大，这就需要医生有很高的乳腺手术的水平，且医生需要在手术时高度集中，很容易因疲劳造成手术质量及成功率下降，而乳腺介入手术与传统乳腺手术相比，具有手术精度高、患者并发症少、恢复快、伤口小等特点。且MRI成像对人体没有电离辐射损伤，对软组织结构显示清晰，可以为医生提供更丰富的影像信息。
技术实现思路
基于以上
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人及其使用方法，可以在MRI环境的有限空间下进行乳腺介入手术，而且机器人手术可以提高手术质量及成功率，大大降低了医生的劳动强度。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人，兼容核磁共振环境，主要用于乳腺组织的活检及手术，其包括定位模块、穿刺模块、稳定模块，其特征在于，所述的定位模块主要用于调整入针点的位置和角度，由X向滑台，Y向滑台，Z向滑台组成，所述的Y向滑台位于X向滑台的上方，所述的X向滑台通过丝杠带动Y向滑台移动，所述的Z向滑台位于Y向滑台的上方，所述的Y向滑台通过齿轮传动带动Z向滑台移动。进一步地，所述的X向滑台包括X向滑块、X向丝杠、X向导轨、轴套、前稳压板调整丝杠、前稳压板导向光轴、X向滑台底板，由一个X向丝杠螺母机构驱动，位于定位模块的最下端，所述的X向滑台底板固定于俯卧支撑底板上，所述的X向导轨通过螺钉固定在所述的X向滑台底板上，所述的X向丝杠、前稳压板调整丝杠、前稳压板导向光轴通过轴套支撑在X向滑台上，所述的X向滑块底部有两个配合X向导轨的凹槽，中部有一个内螺纹孔，所述的X向滑块通过凹槽和螺纹孔与所述的X向导轨和X向丝杠配合，将丝杠转动转化为X向滑块的直线移动，所述的X向滑台底板的侧板处有四个连接孔，用于固定连接后稳压板。进一步地，所述的Y向滑台包括大齿轮、小齿轮、齿轮座、导轨块，是一个齿轮机构驱动的半圆弧形移动滑台，位于X向滑台的上方，所述的Y向滑台的移动方向平行于水平面且始终垂直于大齿轮分度圆半径，所述的大齿轮和小齿轮均固定在齿轮座上，两个齿轮相配合，所述的大齿轮和小齿轮的模数均为5，所述的大齿轮的齿数为85，所述的小齿轮的齿数为17，所述的齿轮座固定在导轨块上，所述的导轨块在Y向滑台的底部，通过螺钉固定在X向滑块上，所述的导轨块上有凹槽可以与Y向滑台上的半圆环内缘相配合，所述的导轨块可以防止机构发生倾覆，同时也可使Y方向的移动更加平稳。进一步地，所述的Z向滑台包括Z向滑台底板和医疗电动推杆，所述的Z向滑台位于穿刺模块的下方、Y向滑台的上方，所述的医疗电动推杆安装在Z向滑台底板上，所述的Z向滑台底板固定在Y向滑块的上方，所述的啮合锥齿轮通过啮合锥齿轮轴套和啮合锥齿轮轴与Y向滑块的内部连接，所述的啮合锥齿轮通过与小齿轮上的锥齿轮的齿轮传动来带动Z向滑台在平行于水平面且始终垂直于大齿轮分度圆半径的方向上移动；为使机器人结构紧凑，由于机器人在Z方向可移动的尺寸有限，将Z向滑台与穿刺模块结合到一起设计，使用可以在核磁共振环境下工作的医疗电动推杆，所述的医疗电动推杆内部为丝杠螺母机构，使穿刺模块在电机的驱动下实现俯仰运动。进一步地，所述穿刺模块包括活检针机构、活检针驱动机构和穿刺滑台组成，所述的活检针机构包括活检针、活检针发射装置和活检针连接板，所述的活检针驱动机构包括穿刺滑块、穿刺滑块丝杠、穿刺滑块导向光轴、活检针驱动机构底板和穿刺模块轴套，所述的穿刺滑台包括穿刺模块支撑底板、穿刺模块支撑架和穿刺滑台支撑杆，所述的活检针驱动机构是由一个丝杠螺母机构驱动的移动滑台，所述的活检针机构安装在活检针发射装置上，所述的活检针发射装置通过活检针连接板固定在穿刺滑块上，所述的穿刺滑块中间有一个内螺纹孔，与穿刺滑块丝杠相配合，所述的穿刺滑块丝杠两侧装有两个导向光轴，所述的穿刺滑块丝杠和穿刺滑块导向光轴均固定在活检针驱动机构底板上，所述的活检针驱动机构底板固定在穿刺模块支撑底板上，所述的穿刺模块支撑底板通过螺钉固定在穿刺模块支撑架上，所述的穿刺模块支撑架通过穿刺滑台支撑杆相连接，所述的活检针驱动机构驱动穿刺滑块沿着穿刺模块导向光轴的方向进行运动，所述的活检针由内针和外针组成，所述的活检针驱动机构带动活检针到达患者的患病位置，所述的医疗电动推杆带动穿刺模块进行俯仰运动，在工作过程中穿刺模块保持稳定，有助于提高手术的准确性。进一步地，所述稳定模块由前稳压板、后稳压板和稳压板调整机构组成，所述的稳压板调整机构由前稳压板导向光轴和前稳压板调整丝杠构成，所述的前稳压板可以由前稳压板调整丝杠带动进行X方向的移动，所述的后稳压板与稳压板调整机构安装固定在X向滑台底板上，所述的前稳压板是一个半圆弧形的栅格结构，所述的活检针可以穿过栅格空隙进入到手术区域中，所述的前稳压板的螺纹孔与前稳压板调整丝杠配合，所述的前稳压板沿稳压板导向光轴的方向前后移动。进一步地，所述的小齿轮的驱动方式，是通过小齿轮上的锥齿轮与啮合锥齿轮发生的齿轮传动来带动小齿轮转动，以实现穿刺模块的Y向移动，这样使输入轴移动方向变为沿X方向移动，可以节省空间，所述的小齿轮上的锥齿轮通过销固定在小齿轮上，所述的啮合锥齿轮通过销连接固定在啮合锥齿轮轴上，所述的啮合锥齿轮和小齿轮上的锥齿轮均为标准直齿锥齿轮，模数为1，齿数为18。进一步地，所述的俯卧支撑板用于支撑患者的身体，采用俯卧式可以减弱患者正常呼吸引起的胸腔震动，减弱病患乳腺组织的浮动程度，并提高病灶点的定位精度，活检穿刺机器人安装在俯卧支架内部，用于给患者手术。进一步地，所述的一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人的零件和材料均采用核磁兼容的材料，使乳腺活检穿刺机器人具有更好的核磁兼容性。一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人的使用方法，它包括如下步骤：手术前准备：患者俯卧在俯卧支撑板上，患者将乳腺组织放入稳定模块中，然后将患者与基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人一同送入MRI成像设备中，由医生根据图像中显示的病灶点位置，初步确定入针点位置并规划穿刺路径；手术过程：首先根据手术前初步确定的入针点位置，确定基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人的定位模块、穿刺模块、稳定模块的初始位置，驱动稳压板调整机构移动，调整前稳压板与后稳压板的位置来稳定患者的乳腺组织，待完成稳定乳腺组织的工作后，再次用MRI成像设备对患者乳腺组织进行成像，医生根据两次成像结果，对初步确定的入针点位置进行进一步的调整，最终确定入针点的位置，入针点位置确定后，通过驱动Y向滑台和Z向滑台来调整穿刺模块的入针距离和角度，通过入针方向判断是否会与前稳压板发生干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人，其特征在于：/n所述的乳腺活检穿刺机器人由定位模块、穿刺模块、稳定模块构成；/n所述的定位模块由X向滑台（36），Y向滑台（37），Z向滑台（39）组成，所述的Y向滑台（37）位于X向滑台（36）的上方，所述的Z向滑台（39）位于Y向滑台（37）的上方；/n所述的穿刺模块包括活检针机构（12）、活检针驱动机构（40）和穿刺滑台（38）组成，所述的活检针机构（12）安装在活检针驱动机构（40）上，所述的活检针驱动机构（40）安装在穿刺滑台（38）上；/n所述的稳定模块由前稳压板（20）、后稳压板（19）和稳压板调整机构（41）组成，所述的前稳压板（20）和后稳压板（19）安装在所述的稳压板调整机构（41）上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人，其特征在于：
所述的乳腺活检穿刺机器人由定位模块、穿刺模块、稳定模块构成；
所述的定位模块由X向滑台（36），Y向滑台（37），Z向滑台（39）组成，所述的Y向滑台（37）位于X向滑台（36）的上方，所述的Z向滑台（39）位于Y向滑台（37）的上方；
所述的穿刺模块包括活检针机构（12）、活检针驱动机构（40）和穿刺滑台（38）组成，所述的活检针机构（12）安装在活检针驱动机构（40）上，所述的活检针驱动机构（40）安装在穿刺滑台（38）上；
所述的稳定模块由前稳压板（20）、后稳压板（19）和稳压板调整机构（41）组成，所述的前稳压板（20）和后稳压板（19）安装在所述的稳压板调整机构（41）上。


2.根据权利要求1所述的一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人，其特征在于：所述的X向滑台（36）包括X向滑块（6）、X向丝杠（2）、X向导轨（4）、轴套（7）、前稳压板调整丝杠（5）、前稳压板导向光轴（3）、X向滑台底板（1），由一个X向丝杠螺母机构驱动，位于定位模块的最下端，所述的X向滑台底板（1）固定于俯卧支撑底板（35）上，所述的X向导轨（4）通过螺钉固定在所述的X向滑台底板（1）上，所述的X向丝杠（2）、前稳压板调整丝杠（5）、前稳压板导向光轴（3）通过轴套（7）支撑在X向滑台（36）上，所述的X向滑块（6）底部有两个配合X向导轨（4）的凹槽，中部有一个内螺纹孔，所述的X向滑块（6）通过凹槽和螺纹孔与所述的X向导轨（4）和X向丝杠（2）配合，所述的X向滑台底板（1）的侧板处有四个连接孔，通过螺钉与后稳压板（19）连接。


3.根据权利要求1所述的一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人，其特征在于：所述的Y向滑台（37）包括大齿轮（10）、小齿轮（8）、齿轮座（9）、导轨块（11），是一个齿轮机构驱动的半圆弧形移动滑台，位于X向滑台（36）的上方，所述的Y向滑台（37）的移动方向平行于水平面且始终垂直于大齿轮分度圆半径，所述的大齿轮（10）和小齿轮（8）均固定在齿轮座（9）上，所述的大齿轮（10）和小齿轮（8）相配合，所述的大齿轮（10）和小齿轮（8）的模数均为5，所述的大齿轮（10）的齿数为85，所述的小齿轮（8）齿数为17，所述的齿轮座（9）固定在导轨块（11）上，所述的导轨块（11）在Y向滑台（37）的底部，所述的导轨块（11）通过螺钉固定在X向滑块（6）上，所述的导轨块（11）上有凹槽与Y向滑台（37）上的半圆环内缘相配合。


4.根据权利要求1所述的一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人，其特征在于：所述的Z向滑台（39）包括Z向滑台底板（16）和医疗电动推杆（15），所述的Z向滑台（39）位于穿刺模块的下方、Y向滑台（37）的上方，所述的医疗电动推杆（15）安装在Z向滑台底板（16）上，所述的Z向滑台底板（16）固定在Y向滑块（17）的上方，所述的医疗电动推杆（15）带动穿刺滑台（38）做俯仰运动，啮合锥齿轮（22）通过啮合锥齿轮轴套（18）和啮合锥齿轮轴（23）与Y向滑块（17）的内部连接，由于机器人在Z方向可移动的尺寸有限，所述的Z向滑台（39）与穿刺模块结合到一起设计，使用可以在核磁共振环境下工作的医疗电动推杆（15），所述的医疗电动推杆（15）内部为丝杠螺母机构。


5.根据权利要求1所述的一种基于MRI环境下的乳腺活检穿刺机器人，其特征在于：所述的穿刺模块包括活检针机构（12）、活检针驱动机构（40）和穿刺滑台（38）组成，所述的活检针机构（12）包括活检针（24）、活检针发射装置（25）和活检针连接板（26），所述的活检针驱动机构（40）包括穿刺滑块（27）、穿刺滑块丝杠（31）、穿刺滑块导向光轴（30）、活检针驱动机构底板（13）和穿刺模块轴套（32），所述的穿刺滑台（38）包括穿刺模块支撑底板（29）、穿刺模块支撑架（28）和穿刺滑台支撑杆（14），所述的活检针驱动机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永德，张新然，杜海艳，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23