用于医学检测与治疗的可操纵柔性针制造技术

用于医学检测与治疗的可操纵柔性针，属于医疗机器人领域。解决了现有可操纵柔性穿刺针穿刺路径规划复杂、且柔性穿刺针无法实现多段主动弯曲、可操作性差的问题。本发明专利技术包括由内至外依次套设的内针、内推拉套管、多层外推拉套管和外针；每层外推拉套管中通过推、拉1号推拉杆使该1号推拉杆形变，来控制该1号推拉杆所在的外推拉套管整体形变；相邻两层外推拉套管中，通过位于内层的外推拉套管的1号推拉杆的底部控制位于外层的外推拉套管的柔性螺纹筒形变；内推拉套管和多层外推拉套管的形变叠加后作用在外针上，实现外针的多段弯曲。本发明专利技术主要应用于穿刺活检、近距离放疗或微创手术等。等。等。

【技术实现步骤摘要】
用于医学检测与治疗的可操纵柔性针


[0001]本专利技术属于医疗机器人领域，涉及一种用于医学检测与治疗的可操纵柔性针，并进一步应用于穿刺活检、近距离放疗或微创手术等的介入式医疗机器人。

技术介绍

[0002]传统的医学检测和治疗方法在某些情况下存在局限性。例如，气管中的操作设备通常是被动式的，无法提供对病变部位的准确反馈信息，过于依赖医生的技术水平。因此，这些检测方式对病理部位的检测不够全面，无法适用于周围病变部位的重复活检等工作。
[0003]在现代医学的诊断和治疗中，介入式方法具有重要意义，同时对于针的操作成为外科医生必备的技能。目前临床上使用的穿刺针只能通过轴向进给、轴向旋转和横向旋转等对于穿刺针尾部的操作实现穿刺针的操作。然而，随着穿刺针深入组织，侧向旋转逐渐无法改变针尖的位置，除非组织被撕裂；同时，当病变位于身体深处时，医生通常在穿刺针插入过程中不断旋捻穿刺针，以确保穿刺针能够沿直线穿过，而一旦针尖发生较大偏移，只能缩回穿刺针，重新进行穿刺操作，但重复穿刺不但会给患者带来生理与心理上的痛苦，也可能会导致并发症；更重要的是，对于某些无法通过直线路径到达的病变，手动穿刺也无能为力。
[0004]现有技术中存在柔性的穿刺针，可实现穿刺针整体进行一次弯曲，按弯曲路径到底病灶，现有的可操纵柔性穿刺针具有以下不足：
[0005]1.当前的可操纵柔性穿刺针其“可操纵性”体现在其针体在与组织交互过程中的受力弯曲，其可操控性很大程度上受制于针体
‑
组织交互模型的建立，无法实现主动弯曲因而可操控性不足。
[0006]2.现有可操控柔性穿刺针传感能力不足，仍依靠传统的传感器，无法感知穿刺过程针体的形状与受力，导致穿刺过程中危险性增加。
[0007]3.现有可操纵柔性穿刺针依赖于与组织交互过程中组织的挤压力，难以实现复杂的形状如分段弯曲，对于复杂的病况难以应用。
[0008]4.现有可操纵柔性穿刺针无法主动弯曲，面对不同场景需预先建模规划穿刺路径、以及入针角度、当发生意外情况时需抽出重新规划，加重了患者身心负担。
[0009]5.现有的可操纵穿刺针缺乏“内针”的设计，面向一些医疗场景如放疗粒子植入情况无能为力。

技术实现思路

[0010]本专利技术目的是为了解决现有可操纵柔性穿刺针穿刺路径规划复杂、且柔性穿刺针无法实现多段主动弯曲、可操作性差的问题，本专利技术提供了一种用于医学检测与治疗的可操纵柔性针。
[0011]用于医学检测与治疗的可操纵柔性针，包括由内至外依次套设的内针、内推拉套管、多层外推拉套管和外针；
[0012]每层外推拉套管包括两个长度相同的1号推拉杆、两个1号边耳和柔性螺纹筒；两个1号推拉杆的顶端分别设有一个1号边耳，两个1号推拉杆的底端与柔性螺纹筒的上端面固定连接，且两个1号推拉杆相对设置；
[0013]每层外推拉套管中通过推、拉1号推拉杆使该1号推拉杆形变，来控制该1号推拉杆所在的外推拉套管整体形变；
[0014]多层外推拉套管和内推拉套管的底端对齐，且高度由外至内依次变高；
[0015]相邻两层外推拉套管中，通过位于内层的外推拉套管的1号推拉杆的底部控制位于外层的外推拉套管的柔性螺纹筒形变；
[0016]内针的外侧壁上开设轴向槽，且轴向槽内嵌入FBG光纤；
[0017]内推拉套管设有2号边耳，通过推、拉2号边耳来控制2号边耳所在的内推拉套管整体形变，内推拉套管的形变用于控制与其邻近的外推拉套管的柔性螺纹筒形变；
[0018]外针为柔性、且内部中空的针体，且针体的整个外壁面开设螺旋槽；
[0019]内推拉套管和多层外推拉套管的形变叠加后作用在外针上，实现外针的多段弯曲。
[0020]作为优选，相邻两层外推拉套管中，位于外层的外推拉套管的柔性螺纹筒与位于内层的外推拉套管的1号推拉杆在轴线上部分重合；
[0021]且位于内层的外推拉套管的1号推拉杆的底部用于控制轴线上部分重合的位于外层的外推拉套管的柔性螺纹筒的相应部分形变。
[0022]作为优选，1号推拉杆为横向截面为弧形的条状杆。
[0023]作为优选，内推拉套管包括两个2号推拉杆、两个2号边耳和圆环；
[0024]两个2号推拉杆的底端固定在圆环的上端面上，且两个2号推拉杆相对设置，两个2号推拉杆的顶端分别设有一个2号边耳。
[0025]作为优选，2号推拉杆为横向截面为弧形的条状杆。
[0026]作为优选，外针上的螺旋槽通过激光螺旋切割制成。
[0027]作为优选，柔性螺纹筒为圆筒形结构，且该圆筒形结构的整个外壁面开设螺旋槽。
[0028]作为优选，外推拉套管的层数为2至10层。
[0029]作为优选，内针的外侧壁上所嵌入的FBG光纤的数量为3，且3个FBG光纤沿内针外侧壁的周向均匀分布。
[0030]本专利技术带来的有益效果：
[0031]1.整个可操纵柔性针具有适合于医学检测、治疗的大小体积，同时具备一定柔性；
[0032]2.整个可操纵柔性针在工作时具有精确、灵巧的特点，能够依据实际要求实现不同的变形；
[0033]3.本专利技术可操纵柔性针多层嵌套，同时内针的引入保证了针体穿刺过程中的整体刚度，同时实现了针体形状及受力的传感；
[0034]4.相比于现有的可操柔性纵穿刺针，其多层嵌套的设计实现了针体变形的分段控制，同时内针的可抽出设计使得依靠本设计实现定向给药，如放疗粒子植入成为可能。
[0035]5.相比于现有的可操纵柔性穿刺针，本专利技术的特点在于其变形不依赖于穿刺过程中与组织的作用，可以实现主动弯曲因而具备更好的可操控性；
[0036]6.相对于现有的可操纵穿刺针，本专利技术可以依据穿刺过程中的变化实现灵活自由
的弯曲，不必实现预先建模、规划路径；也对穿刺角度不做要求，可依据实际情况进行调节；
[0037]7.本专利技术的可操纵柔性针的结构设计简单高效、具有广泛使用场景，兼顾穿刺与给药的功能。
附图说明
[0038]图1是用于医学检测与治疗的可操纵柔性针的装配分解示意图；
[0039]图2是对图1进行装配后的结构示意；其中，图2a为对图1进行装配后的俯视图，图2b为对图1进行装配后的主视图，图2c为图2b的侧视图；
[0040]图3是由内至外依次套设的内推拉套管2、多层外推拉套管3和外针4的结构示意图；
[0041]图4是外针4的结构示意图；
[0042]图5是每层外推拉套管3的三维结构示意图；
[0043]图6是每层外推拉套管3的平面结构示意图；其中，图6a为图5的主视图，图6b为图6a的侧视图，图6c为图6a的俯视图；
[0044]图7是内推拉套管2的结构示意图；其中，图7a为内推拉套管2的主视图，图7b为图7a的侧视图，图7c为图7a的俯视图；
[0045]图8是内针1的结构示意图；其中，图8a为内针1的主视图，图8b为图8a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于医学检测与治疗的可操纵柔性针，其特征在于，包括由内至外依次套设的内针(1)、内推拉套管(2)、多层外推拉套管(3)和外针(4)；每层外推拉套管(3)包括两个长度相同的1号推拉杆(3
‑
1)、两个1号边耳(3
‑
2)和柔性螺纹筒(3
‑
3)；两个1号推拉杆(3
‑
1)的顶端分别设有一个1号边耳(3
‑
2)，两个1号推拉杆(3
‑
1)的底端与柔性螺纹筒(3
‑
3)的上端面固定连接，且两个1号推拉杆(3
‑
1)相对设置；每层外推拉套管(3)中通过推、拉1号推拉杆(3
‑
1)使该1号推拉杆(3
‑
1)形变，来控制该1号推拉杆(3
‑
1)所在的外推拉套管(3)整体形变；多层外推拉套管(3)和内推拉套管(2)的底端对齐，且高度由外至内依次变高；相邻两层外推拉套管(3)中，通过位于内层的外推拉套管(3)的1号推拉杆(3
‑
1)的底部控制位于外层的外推拉套管(3)的柔性螺纹筒(3
‑
3)形变；内针(1)的外侧壁上开设轴向槽，且轴向槽内嵌入FBG光纤(1
‑
1)；内推拉套管(2)设有2号边耳(2
‑
1)，通过推、拉2号边耳(2
‑
1)来控制2号边耳(2
‑
1)所在的内推拉套管(2)整体形变，内推拉套管(2)的形变用于控制与其邻近的外推拉套管(3)的柔性螺纹筒(3
‑
3)形变；外针(4)为柔性、且内部中空的针体，且针体的整个外壁面开设螺旋槽；内推拉套管(2)和多层外推拉套管(3)的形变叠加后作用在外针(4)上，实现外针(4)的多段弯曲。2.根据权利要求1所述的用于医学检测与治疗的可操纵柔性针，其特征在于，相邻两层外推拉套管(3)中，位于外层的外推拉套...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚崇，李长乐，张雷锋，刘刚峰，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：