一种自动骨组织活检机器人装置及其固定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自动骨组织活检机器人装置，该装置包括机械臂末端法兰、外环锯、内环据电动旋进装置以及内环锯，机械臂末端法兰与外部机械臂连接，外环锯与机械臂末端法兰的末端连接，内环据电动旋进装置与内环锯连接，内环据电动旋进装置带动内环锯在外环锯内进行旋转运动以及直线往复运动。本发明专利技术能够解决骨科手术导航机器人在环锯骨切削操作过程中切削工具与骨组织接触漂移的问题，实现电动骨切削的操作。本发明专利技术还提供了一种自动骨组织活检机器人装置的固定方法。机器人装置的固定方法。机器人装置的固定方法。

【技术实现步骤摘要】
一种自动骨组织活检机器人装置及其固定方法


[0001]本专利技术涉及计算机辅助医疗
，具体的涉及一种应用于骨骼等硬组织辅助穿刺的电动操作取样装置及其固定方法。

技术介绍

[0002]随着人口老年化的到来，骨组织疾病发病率越来越高，如骨肿瘤、骨质疏松、骨组织感染等疾病。明确诊断是治疗此类疾病的前提。除了病史、症状体征及影像学检查外，骨组织活检以及病理检查结果是临床诊断的金标准。现有骨组织活检主要有两类方案，其一为切开活检，此类方案活检取材量大，但是会造成较大创口，容易造成肿瘤及感染病灶播散。另一类是透视影像引导下的微创活检。
[0003]手术机器人在骨科微创手术中具有巨大的潜力。但在当前透视影像引导下的骨组织活检操作中，活检操作者仅利用手术机器人实现骨科手术定位引导，以人工的方式进行骨切削操作，尚无法进行电动骨切削操作。在以人工的方式进行骨切削的操作中，存在切削工具缺乏稳定性的问题，即切削工具与骨组织接触发生漂移导致误伤正常组织的问题。此外，由于活检操作者无法直接目视目标，活检操作者需要通过透视影像反复确认取样位置，因此术中活检操作者仍有较大辐射风险。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种自动骨组织活检机器人装置及其固定方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种自动骨组织活检机器人装置，包括机械臂末端法兰、外环锯、内环据电动旋进装置以及内环锯，机械臂末端法兰与外部机械臂连接，外环锯与机械臂末端法兰的末端连接，内环据电动旋进装置与内环锯连接，内环据电动旋进装置带动内环锯在外环锯内进行旋转运动以及直线往复运动。
[0006]具体的，机械臂末端法兰的末端设有引导孔，外环锯包括外环锯锯体，外环锯锯体可拆卸的连接于引导孔内。
[0007]具体的，所述内环据电动旋进装置包括电动推杆底座、电动推杆、空心轴旋转电机以及电动推杆上盖；电动推杆位于电动推杆底座的两端；电动推杆的固定端与电动推杆底座的顶部固定连接，电动推杆的活动端支撑有电动推杆上盖；空心轴旋转电机贯穿电动推杆上盖并与电动推杆上盖刚性连接；电动推杆底座与外环锯连接；空心轴旋转电机的空心转轴与外环锯锯体同轴设置；内环锯包括内环锯管状锯体，内环锯管状锯体的一端可拆卸的同轴套接于空心转轴内，另一端同轴套设在外环锯锯体内；电动推杆能够带动空心轴旋转电机沿外环锯锯体的轴线进行直线往复运动，进而带动内环锯管状锯体在外环锯锯体内进行旋转运动以及直线往复运动。
[0008]进一步的，所述内环据电动旋进装置还包括推力传感器，推力传感器的一端与电动推杆的活动端连接，推力传感器的另一端与电动推杆上盖连接。
[0009]进一步的，外环锯还包括位于外环锯锯体顶部的外环锯手柄，电动推杆底座安装于外环锯手柄上。
[0010]进一步的，包括第一弹性圆柱孔和外环锯紧固螺母，外环锯紧固螺母通过螺纹旋转连接第一弹性圆柱孔，形成紧固机构，用于外环锯锯体与引导孔可拆卸的连接。
[0011]进一步的，外环锯手柄沿外环锯锯体轴线对称设置有一对定位安装孔，电动推杆底座的底部设有与定位安装孔适配的定位紧固螺柱以及与定位紧固螺柱适配的旋进装置紧固螺母，定位紧固螺柱能够穿过定位安装孔与旋进装置紧固螺母旋紧固定，从而使电动推杆底座与外环锯手柄形成刚性连接。
[0012]进一步的，包括第二弹性圆柱孔和内环锯紧固螺母，内环锯紧固螺母通过螺纹旋转连接第二弹性圆柱孔，形成紧固机构，用于内环锯管状锯体与空心转轴可拆卸的连接。
[0013]进一步的，内环锯还包括位于内环锯管状锯体顶部的内环锯手柄，内环锯管状锯体的底部与内环锯管状锯体的顶部连接为一体。
[0014]本专利技术还提供了一种自动骨组织活检机器人装置的固定方法，依次包括以下步骤：
[0015]步骤一、引导孔的定位；机械臂带动机械臂末端法兰的引导孔到达目标操作位置；
[0016]步骤二、将目标骨组织、外环锯以及机械臂末端法兰形成稳定连接；
[0017]将外环锯的外环锯锯体插入引导孔；切开目标对象体表软组织形成微小创口后，人工旋转外环锯的外环锯手柄，从而将外环锯锯体的末端旋入目标骨组织表面；当外环锯锯体与目标骨组织稳定接触后，将外环锯与机械臂末端法兰刚性连接，进而使目标骨组织、外环锯以及机械臂末端法兰形成稳定的相对关系；
[0018]步骤三、将内环据电动旋进装置与外环锯刚性连接；
[0019]步骤四、将目标骨组织、内环锯与内环据电动旋进装置的空心转轴刚性连接；
[0020]将内环锯管状锯体依次穿过空心转轴、电动推杆底座以及外环锯锯体到达目标骨组织表面；人工旋转内环锯手柄，将内环锯管状锯体的末端旋入目标骨组织；当内环锯管状锯体与目标骨组织稳定接触后，将内环锯管状锯体与空心转轴刚性连接，进而使机械臂末端法兰、外环锯、内环据电动旋进装置以及内环锯刚性连接为一体；
[0021]步骤五、在透视影像引导下，将内环锯送达目标操作位置；利用透视影像观察内环锯和目标骨组织之间的相对位置关系；控制空心轴旋转电机旋转和电动推杆的往复直线运动，将内环锯送达目标操作位置。
[0022]有益效果：
[0023](1)本专利技术通过内环据电动旋进装置带动内环锯进行旋转和直线往复运动，实现电动骨切削操作。
[0024](2)本专利技术通过将机械臂末端法兰与外部机械臂连接，外环锯与机械臂末端法兰的末端连接，使目标骨组织、外环锯以及机械臂末端法兰形成稳定的相对关系，能够减少后续操作过程中的骨组织漂移运动。
[0025](3)本专利技术的机械臂末端法兰的末端设有的引导孔，外环锯的外环锯锯体可拆卸的连接于引导孔内，外部机械臂带动机械臂末端法兰运动从而使引导孔对准目标位置，进而引导孔对外环锯锯体起到导引作用和支撑作用。
[0026](4)本专利技术的各部件均为可拆卸的连接，可以在人工操作和机械臂导航两种工作
模式之间切换。
[0027](5)本专利技术的内环据电动旋进装置具有遥控功能，因此，允许骨组织活检操作者进行远程操作，在透视影像引导下，将内环锯送达目标操作位置，一方面避免了在骨组织活检操作者遭受不必要的射线辐射的风险，另一方面，骨组织活检操作者可以观察与调节内环锯在骨组织中的位置，使得将内环锯送达至采样位置的过程更精准可控。
[0028](6)本专利技术的内环据电动旋进装置设置有推力传感器，通过将推力传感器感知的力信息变化和透视影像信息反馈给骨组织活检操作者，从而操作者可以结合自身经验和实际骨切削过程中的反馈信息，通过多种信息途径更好的感知活检骨切削状态，保障切削过程的安全性与可靠性。
附图说明
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/ 或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0030]图1为本专利技术提供的一种实施例的一种自动骨组织活检机器人装置整体结构主视图；
[0031]图2为图1所示的一种自动骨组织活检机器人装置整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动骨组织活检机器人装置，其特征在于，包括机械臂末端法兰(1)、外环锯(2)、内环据电动旋进装置(3)以及内环锯(4)，机械臂末端法兰(1)与外部的机械臂(5)连接，外环锯(2)与机械臂末端法兰(1)的末端连接，内环据电动旋进装置(3)与内环锯(4)连接，内环据电动旋进装置(3)带动内环锯(4)在外环锯(2)内进行旋转运动以及直线往复运动。2.根据权利要求1所述的一种自动骨组织活检机器人装置，其特征在于，机械臂末端法兰(1)的末端设有引导孔(101)，外环锯(2)包括外环锯锯体(201)，外环锯锯体(201)可拆卸的连接于引导孔(101)内。3.根据权利要求2所述的一种自动骨组织活检机器人装置，其特征在于，所述内环据电动旋进装置(3)包括电动推杆底座(301)、电动推杆(302a、302b)、空心轴旋转电机(304)以及电动推杆上盖(305)；电动推杆(302a、302b)位于电动推杆底座(301)的两端；电动推杆(302a、302b)的固定端与电动推杆底座(301)的顶部固定连接，电动推杆(302a、302b)的活动端支撑有电动推杆上盖(305)；空心轴旋转电机(304)贯穿电动推杆上盖(305)并与电动推杆上盖(305)刚性连接；电动推杆底座(301)与外环锯(2)连接；空心轴旋转电机(304)的空心转轴(3041)与外环锯锯体(201)呈同轴设置；内环锯(4)包括内环锯管状锯体(401)，内环锯管状锯体(401)的一端可拆卸的同轴套接于空心转轴(3041)内，另一端同轴套设在外环锯锯体(201)内；电动推杆(302a、302b)能够带动空心轴旋转电机(304)沿外环锯锯体(201)的轴线进行直线往复运动，进而带动内环锯管状锯体(401)在外环锯锯体(201)内进行旋转运动以及直线往复运动。4.根据权利要求3所述的一种自动骨组织活检机器人装置，其特征在于，所述内环据电动旋进装置(3)还包括推力传感器(303a、303b)，推力传感器(303a、303b)的一端与电动推杆(302a、302b)的活动端连接，推力传感器(303a、303b)的另一端与电动推杆上盖(305)连接。5.根据权利要求4所述的一种自动骨组织活检机器人装置，其特征在于，外环锯(2)还包括位于外环锯锯体(201)顶部的外环锯手柄(202)，电动推杆底座(301)安装于外环锯手柄(202)上。6.根据权利要求5所述的一种自动骨组织活检机器人装置，其特征在于，包括第一弹性圆柱孔(102a、102b)以及外环锯紧固螺母(103a、103b)，外环锯紧固螺母(103a、103b)通过螺纹旋转连接第一弹性圆柱孔(102a、102b)，形成紧固机构，用于外环锯锯体(201)与引导孔(101)可拆卸的连接。7.根据权利要求6所述的一种自动骨组织活检机器人装置，其特征在于，外环锯手柄(202)沿外环锯锯体(201...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓建，李亮，眭涛，余利鹏，王伯尧，
申请(专利权)人：江苏省人民医院南京医科大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：