一种基于术中3D打印的穿刺针筒固定支座制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于术中3D打印的穿刺针筒固定支座。本系统中机械臂A和机械臂B分布在CT扫描床两侧，机械臂A末端安装气动卡盘，气动卡盘侧面安装追踪工具A，气动卡盘向下夹持针筒，针筒上安装一个光学定位被动式球体，针筒朝下正对着CT扫描床上表面；机械臂B末端安装力学传感器，力学传感器侧面安装追踪工具B，力学传感器末端安装3D打印喷头，3D打印喷头也朝下正对着CT扫描床上表面；标定块上分布3个光学定位被动式球体，且标定块通过锁定子柱与气动变刚度背心上的支撑母柱螺纹连接。本实用新型专利技术具有术中多针位姿固定的特点，机械臂替代医护人员手动固定穿刺针的操作，优化了穿刺针的定位流程。刺针的定位流程。刺针的定位流程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于术中3D打印的穿刺针筒固定支座


[0001]本技术属于医疗器械领域中的一种穿刺针筒固定支座，总体涉及一种基于术中3D打印的穿刺针筒固定支座。

技术介绍

[0002]穿刺手术作为介入术微创手术的一种，在组织活检、局部麻醉、局部消融、近距离治疗等手术中均有着广泛的应用。临床上往往为了确定具体的靶点位置，需要通过病人进入CT手术室进行CT扫描获得CT影像，医生再根据CT影像选择靶点，并进行手动固定。但是CT引导的穿刺也存在着两大缺点：一个是CT引导的图像并非实时成像，二个是CT扫描过程会产生大量辐射，而医生作为医护人员经常暴露在射线之下，会对医生的健康产生巨大影响。现在大多数情况下医护人员是通过CT图像确定一个大概的区域，并画上标记点，通过胶带、纱布等方式对穿刺针进行初步固定后，再进到CT室进行扫描确认穿刺针的位姿是否合适，并进行再次调整固定或者完成固定。但是这种方案存在着一些弊端：如手动定位往往不够精确，且需要医生多次进入手术室进行调整，多次调整的过程中需要反复对病人进行CT扫描，无疑会增大病人的辐射暴露程度，且会大大增加手术时长。虽然有一部分研究人员提出通过提前打印出带有阵列孔的穿刺导航板，可以帮助医生协助定位，但是仍然存在着定位受限的问题，阵列板往往只能提供固定穿刺姿态，这显然并不符合实际应用中的复杂场景。也有人提出利用固定于人体胸腔的4自由度机器人来提供穿刺针的定位，但是这只能提供一根针的穿刺，在多根针使用情况下，4自由度机器人则不能满足使用需求。因此迫切需要一个针穿刺手术辅助导航系统为多针穿刺提供快速、精准定位，且需要穿刺针固定装置贴合人体以提供呼吸适应功能。
[0003]在实际使用中，该系统用于肺部活检穿刺、消融针的固定，同时由于病人存在呼吸运动会导致胸腔上下起伏，因此该系统的操作平台需要贴附于人体并与人体胸腔相对固定。针对不同穿刺点和方向，该系统需要提供针筒的任意角度控制。考虑到多针的使用需求，该系统需要提供多个针筒任意位姿的固定功能。所以现需要设计一个辅助导航系统提供穿刺针的靶点确定、姿态控制、多个针筒的固定功能。

技术实现思路

[0004]为了实现
技术介绍
中所需要实现的功能，本技术提供了一个基于3D打印技术的术中多针筒固定支座。本技术可以提供多根穿刺针的术中位姿预调整及固定，以简化穿刺针的定位固定流程，提高穿刺精度。
[0005]本技术采用的技术方案如下：
[0006]本技术提出的支座包括CT扫描床、六自由度机械臂A、支撑母柱、标定块、锁定子柱、光学定位被动式球体、支撑底盘、针筒、气动卡盘、光学定位被动追踪工具A、3D打印喷头、力学传感器、光学定位被动追踪工具B和六自由度机械臂B、气动变刚度背心；
[0007]所述六自由度机械臂A和六自由度机械臂B分别布置在CT扫描床的两侧，所述六自
由度机械臂A末端安装有气动卡盘，所述气动卡盘侧面安装有光学定位被动追踪工具A，所述气动卡盘向下夹持有针筒，所述针筒上安装有一个光学定位被动式球体，所述针筒朝下正对着CT扫描床上表面；所述六自由度机械臂B末端安装有力学传感器，所述力学传感器侧面安装有光学定位被动追踪工具B，所述力学传感器末端安装有3D打印喷头，所述3D打印喷头的喷头也朝下正对着CT扫描床上表面；
[0008]所述气动变刚度背心由人体穿戴后平躺在CT扫描床上；所述支撑底盘通过底部的多个支撑脚固定在气动变刚度背心的顶端面上，支撑底盘的顶面上安装有多个光学定位被动式球体，所述支撑底盘上设有多个针筒的安放孔位；
[0009]所述标定块上竖直间隔分布有3个光学定位被动式球体，同时，标定块通过一个锁定子柱与气动变刚度背心顶端面上的支撑母柱进行螺纹连接，所述标定块位于支撑底盘附近的位置。
[0010]气动卡盘通过其上设有的形面结构与穿刺针筒夹持连接；
[0011]所述气动变刚度背心内部充满球形颗粒物，所述的支撑母柱底端嵌入在气动变刚度背心内部，与球形颗粒物活动连接。
[0012]还包括光学定位仪，所述光学定位仪固定安装在CT扫描床旁，所述光学定位仪的检测范围为CT扫描床上的人体胸腔区域。
[0013]气动变刚度背心利用负压状态下与球形颗粒物一同锁定形成固定体。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]本技术采用基于双机械臂和光学定位的术中穿刺针筒固定系统，实现术中针筒的精准定位和术中多针的位姿固定。本技术采用基于颗粒物抽真空变刚度原理的穿戴式气动变刚度背心，实现针筒固定座与人体的相对固定，为针筒提供稳定支撑。本技术采用机械臂实现针筒的位姿精确摆放，替代医护人员手动固定穿刺针的操作，优化了穿刺针的定位流程。
附图说明
[0016]图1为本技术的总体示意图；
[0017]图2为本技术的局部示意图；
[0018]图3为本技术的气动背心工作示意图；
[0019]图中所示：1
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CT扫描床，2
‑
六自由度机械臂A，3
‑
支撑母柱，4
‑
标定块，5
‑ꢀ
锁定子柱，6
‑
光学定位被动式球体，7
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支撑底盘，8
‑
针筒，9
‑
气动卡盘，10
‑
光学定位被动追踪工具A，11
‑
3D打印喷头，12
‑
力学传感器，13
‑
光学定位被动追踪工具B，14
‑
六自由度机械臂B，15
‑
光学定位仪，16
‑
气动变刚度背心，17
‑
球形颗粒物。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方对本技术作进一步的说明：
[0021]如图1所示，本技术包括CT扫描床1、六自由度机械臂A2、支撑母柱3、标定块4、锁定子柱5、光学定位被动式球体6、支撑底盘7、针筒8、气动卡盘9、光学定位被动追踪工具A10、3D打印喷头11、力学传感器12、光学定位被动追踪工具B13、六自由度机械臂B14和气动变刚度背心16。
[0022]六自由度机械臂A2和六自由度机械臂B14分别布置在CT扫描床1的两侧，如图2所示，用作固定穿刺针筒8的六自由度机械臂A2末端安装有气动卡盘9，气动卡盘9侧面安装有用作穿刺针的导向的光学定位被动追踪工具A10，气动卡盘9向下夹持有针筒8，针筒8上安装有一个光学定位被动式球体6，配合光学定位仪15来检测针筒8的相对位姿，针筒8朝下正对着CT扫描床1上表面；用来控制3D打印探头的运动的六自由度机械臂B14末端安装有用作挤压力检测的力学传感器12，力学传感器12侧面安装有光学定位被动追踪工具B13，配合光学定位仪15来检测3D打印喷头11的相对位姿，力学传感器12末端安装有 3D打印喷头11，3D打印喷头11的喷头也朝下正对着CT扫描床1上表面；
[0023]气动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于术中3D打印的穿刺针筒固定支座，其特征在于：包括CT扫描床(1)、六自由度机械臂A(2)、支撑母柱(3)、标定块(4)、锁定子柱(5)、光学定位被动式球体(6)、支撑底盘(7)、针筒(8)、气动卡盘(9)、光学定位被动追踪工具A(10)、3D打印喷头(11)、力学传感器(12)、光学定位被动追踪工具B(13)、六自由度机械臂B(14)和气动变刚度背心(16)；所述六自由度机械臂A(2)和六自由度机械臂B(14)分别布置在CT扫描床(1)的两侧，所述六自由度机械臂A(2)末端安装有气动卡盘(9)，所述气动卡盘(9)侧面安装有光学定位被动追踪工具A(10)，所述气动卡盘(9)向下夹持有针筒(8)，所述针筒(8)上安装有一个光学定位被动式球体(6)，所述针筒(8)朝下正对着CT扫描床(1)上表面；所述六自由度机械臂B(14)末端安装有力学传感器(12)，所述力学传感器(12)侧面安装有光学定位被动追踪工具B(13)，所述力学传感器(12)末端安装有3D打印喷头(11)，所述3D打印喷头(11)的喷头也朝下正对着CT扫描床(1)上表面；所述气动变刚度背心(16)由人体穿戴后平躺在CT扫描床(1)上；所述支撑底盘(7)通过底部的多个支撑脚固定在气动变刚度背心...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷勇，王真，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：