一种放疗针插植系统及其控制方法技术方案

本说明书提供了一种放疗针插植系统及其控制方法，包括：多自由度机器人，设置在基板上，所述多自由度机器人具有多个活动自由度；针库，设置在所述基板上，且位于所述多自由度机器人的第一方位；夹持机构，设置在所述多自由度机器人的末端；当多自由度机器人调整至第一位姿时，夹持机构朝向针库执行取针操作，当多自由度机器人调整至第二位姿时，夹持机构朝向患者病灶部位执行插针操作。本说明书所提供的放疗针插植系统，可自动从针库取针，并自动进行放疗针的插植操作，从取针至插植的过程中无需人为干预，自动化程度较高，提高了插植效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种放疗针插植系统及其控制方法


[0001]本说明书涉及医疗设备
，特别涉及一种放疗针插植系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]放疗，也称肿瘤放射治疗，是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线可以采用放射性元素产生的α、β、γ射线。放疗针是放射线元素的载体，放疗针包括针头、针身和针尾，针头内嵌有放射性元素。在放疗治疗前将放疗针插入患者病灶附近指定位置的过程称为放疗针的插植过程。插植时，放疗针的针头先进入患者体内。在放疗针的插植操作中，放疗针也可以称为插植针。
[0003]放疗针的插植操作可以采用人工插植，目前也有一些用于放疗针插植的设备。
[0004]然而，现有的插植设备通常结构复杂，并且聚焦在自动将针头推送至病灶附近的指定位置，需要人工干预插植设备的运行(例如人工将放疗针放置到插值设备上的夹持机构上)，自动化程度不高，插植效率不高。

技术实现思路

[0005]本申请实施方式的目的是提供一种放疗针插植系统及其控制方法，以解决现有放疗针插植系统插植效率不高的问题。
[0006]本说明书第一方面提供一种放疗针插植系统，包括：多自由度机器人，设置在基板上，所述多自由度机器人具有多个活动自由度；针库，设置在所述基板上，且位于所述多自由度机器人的第一方位；夹持机构，设置在所述多自由度机器人的末端；当多自由度机器人调整至第一位姿时，夹持机构朝向针库执行取针操作，当多自由度机器人调整至第二位姿时，夹持机构朝向患者病灶部位执行插针操作。
[0007]在一些实施例中，所述夹持机构包括：管道，其第一端设置在所述多自由度机器人的末端；紧固件，设置在所述管道的第一端，所述紧固件用于锁紧放疗针。
[0008]在一些实施例中，所述紧固件包括：多个夹爪，沿所述管道的周向设置在所述管道的第二端；夹圈，套设在夹爪的外周，并可沿所述管道的轴向移动；当所述夹圈移动至所述夹爪的末端时，所述夹爪的末端闭合以对放疗针的尾部施加预紧力，当所述夹圈移动至所述夹爪上与末端相对的一端时，所述夹爪的末端打开以释放放疗针或者等待取针。
[0009]在一些实施例中，所述夹持机构还包括：直线运动部件，设置在所述多自由度机器人的末端；驱动链接部件，一端与所述直线运动部件传动连接，另一端连接所述夹圈；当直线运动部件可驱动所述驱动链接部件沿平行于所述管道轴线的方向运动时，从而带动所述夹圈沿所述管道的轴向移动。
[0010]在一些实施例中，所述驱动链接部件包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端连接所述直线运动部件，所述第二部分的第一端连接所述夹圈，所述第一部分的第二端和所述第二部分的第二端形状相适配并形成可拆卸的链接结构。
[0011]在一些实施例中，所述夹持机构还包括：状态传感器，设置在所述管道的第二端，
用于检测所述管道的第一端是否有放疗针；并且，在取针操作时，在检测结果为有放疗针的情况下控制所述紧固件锁紧放疗针；在插植操作后，在检测结果为没有放疗针的情况下控制所述多自由度机器人从所述第二位姿调整至其他位姿。
[0012]在一些实施例中，所述状态传感器可从所述管道的第二端朝向所述管道的第一端发射沿所述管道的轴线传播的激光并接收反射的激光，以根据接收到的反射激光判断所述管道的第一端是否有放疗针。
[0013]在一些实施例中，所述系统还包括控制器，所述控制器通过以下方法判断放疗针的夹持状态是否稳固：获取夹持机构所夹持的放疗针的图像，并确定所述放疗针的针尖在所述图像中的实际位置点；根据所述管道的轴向、所述夹爪末端的位置和所述放疗针的长度预测所述放疗针的针尖在所述图像中的预测位置点；判断所述实际位置点与所述预测位置点之间的距离是否小于或等于预定距离阈值；在判断结果为是的情况下，确定所述放疗针的夹持状态是稳固的。
[0014]在一些实施例中，所述多自由度机器人还包括：第一电机，设置在所述多自由度机器人的末端，所述第一电机的转轴与所述夹持机构传动连接，当所述第一电机转动时带动所述夹持机构所夹持的放疗针绕所述放疗针的轴线旋转。
[0015]在一些实施例中，所述夹持机构还包括：力传感器，用于在插针过程中实时检测放疗针受到的阻力。
[0016]在一些实施例中，所述系统还包括：摄像头，设置在所述夹持机构上，用于拍摄取针或插针操作关联的各放疗针的图像，以便根据所述图像确定各放疗针的位置，进而根据各放疗针的位置控制所述多自由度机器人。
[0017]在一些实施例中，所述系统还包括：超声成像机构，设置在所述多自由度机器人的上第二方位，用于经患者的自然腔道对病灶部位进行成像。
[0018]在一些实施例中，所述超声成像机构包括：支撑件、柱形体、多个超声收发器，所述多个超声收发器设置在所述柱形体上，所述柱形体设置在所述支撑件上；所述超声成像机构还包括：第二电机，设置在所述支撑件上，所述第二电机的转轴旋转时，通过齿轮与齿带带动所述柱形体绕自身轴线旋转。
[0019]在一些实施例中，所述多自由度机器人包括：第一直线导轨、第二直线导轨、第三直线导轨，其中任意两个直线导轨相互垂直；所述第二直线导轨固定设置在所述第一直线导轨上的第一滑动件上，所述第一滑动件使得所述第二直线导轨可沿所述第一直线导轨的延伸方向滑动；所述第三直线导轨可沿所述第二直线导轨的延伸方向滑动；第一转向机构，包括第一底座和第一转台，所述第一底座固定设置在所述第二直线导轨上的第二滑动件上，所述第二滑动件使得所述第一底座可沿所述第二直线导轨的延伸方向滑动的；所述第一转台以固定设置在所述第一底座上的第一旋转轴为中心旋转，且所述第一旋转轴与所述基板垂直；所述第三直线导轨固定设置在所述第一转台上；第二转向机构，包括第二底座和第二转台，所述第二底座固定设置在所述第三直线导轨上的第三滑动件上，所述第三滑动件使得所述第二底座可沿所述第三直线导轨的延伸方向滑动；所述第二转台以固定设置在所述第二底座上的第二旋转轴为中心旋转，并且所述第二旋转轴与所述第一旋转轴垂直；第四直线导轨，固定设置在所述第二转台上；所述第四直线导轨设置有可沿所述第四直线导轨的延伸方向滑动的第四滑动件，所述夹持机构固定设置在所述第四滑动件上。
[0020]本说明书第二方面提供一种放疗针插植系统的控制方法，用于放疗针插植系统，所述方法包括：控制多自由度机器人定位至第一位姿；检测针库中待取的放疗针的位置；根据针库中放疗针的位置调整夹持机构的位姿；移动夹持机构使得放疗针的针尾到达夹持机构；控制夹持机构锁紧放疗针并取出放疗针。
[0021]本说明书第三方面提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时实现第二方面所述方法的步骤。
[0022]本说明书所提供的放疗针插植系统及其控制方法，可自动从针库取针，并自动进行放疗针的插植操作，从取针至插植的过程中无需人为干预，自动化程度较高，提高了插植效率。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放疗针插植系统，其特征在于，包括：多自由度机器人，设置在基板上，所述多自由度机器人具有多个活动自由度；针库，设置在所述基板上，且位于所述多自由度机器人的第一方位；夹持机构，设置在所述多自由度机器人的末端；当多自由度机器人调整至第一位姿时，夹持机构朝向针库执行取针操作，当多自由度机器人调整至第二位姿时，夹持机构朝向患者病灶部位执行插针操作。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述夹持机构包括：管道，其第一端设置在所述多自由度机器人的末端；紧固件，设置在所述管道的第一端，所述紧固件用于锁紧放疗针。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述紧固件包括：多个夹爪，沿所述管道的周向设置在所述管道的第二端；夹圈，套设在夹爪的外周，并可沿所述管道的轴向移动；当所述夹圈移动至所述夹爪的末端时，所述夹爪的末端闭合以对放疗针的尾部施加预紧力，当所述夹圈移动至所述夹爪上与末端相对的一端时，所述夹爪的末端打开以释放放疗针或者等待取针。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述夹持机构还包括：直线运动部件，设置在所述多自由度机器人的末端；驱动链接部件，一端与所述直线运动部件传动连接，另一端连接所述夹圈；当直线运动部件可驱动所述驱动链接部件沿平行于所述管道轴线的方向运动时，从而带动所述夹圈沿所述管道的轴向移动。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述驱动链接部件包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端连接所述直线运动部件，所述第二部分的第一端连接所述夹圈，所述第一部分的第二端和所述第二部分的第二端形状相适配并形成可拆卸的链接结构。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述夹持机构还包括：状态传感器，设置在所述管道的第二端，用于检测所述管道的第一端是否有放疗针；并且，在取针操作中，在检测结果为有放疗针的情况下控制所述紧固件锁紧放疗针；在插植操作后，在检测结果为没有放疗针的情况下控制所述多自由度机器人从所述第二位姿调整至其他位姿。7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制器，所述控制器通过以下方法判断放疗针的夹持状态是否稳固：获取夹持机构所夹持的放疗针的图像，并确定所述放疗针的针尖在所述图像中的实际位置点；根据所述管道的轴向、所述夹爪末端的位置和所述放疗针的长度预测所述放疗针的针尖在所述图像中的预测位置点；判断所述实际位置点与所述预测位置点之间的距离是否小于或等于预定距离阈值；在判断结果为是的情况下，确定所述放疗针的夹持状态是稳固的。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多自由度机器人还包括：第一电机，设置在所述多自由度机器人的末端，所述第一电机的转轴与所述夹持机构传动连接，当所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：