【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁共振引导的治疗系统，具体涉及一种基于欧拉角的五自由度定位装置、系统及方法。
技术介绍
1、磁共振成像(magnetic resonance imaging，mri)引导治疗融mri成像与治疗于一体，具有多方位成像、多切面定位、组织对比分辨率高、无电离辐射、不用对比剂即可显示血流流动、可测评温度变化等特点。由此演化而来的磁共振引导介入手术具有精确度高、安全方便的优点，并且还能够区分重要解剖结构，防止不必要的损伤，是一门安全、精确，具有良好发展前景的技术。
2、然而磁共振设备中能够提供的治疗空间十分有限，因而对于治疗设备的设备体积以及运动准确性提出了较高的要求。现有技术中有对mri-phifu系统的定位装置/控制装置，但是整体如机械臂以铺开形式设计，结构复杂、集成度低使得治疗设备所需的安装空间大，进而挤占患者的空间，导致现有的磁共振引导设备对患者体型具有较高的限制。
3、此外，对治疗系统中治疗头的精准定位也是磁共振引导治疗的关键问题之一，无法对治疗头精准定位会导致治疗头聚焦点与设计点位产生偏差，进而会导致病灶旁的正常细胞被杀灭。现有的定位方法中对治疗头建立坐标系以对其的移动进行描述，但是常规的直角坐标系难以对发生的旋转进行良好的描述，容易累积误差，进而导致定位精度不足。欧拉角是指在三维空间中刚体定点转动具有的三个自由度，可以很好的对治疗头的旋转进行描述，但是欧拉角需要采用三个广义坐标才能完整描述，导致其计算复杂、控制不便，且需要合适的装置设备以适配。
4、对此，需要进一步对磁共
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种基于欧拉角的五自由度定位装置、系统及方法，以解决现有技术中磁共振引导治疗系统中治疗结构复杂、集成度低，且对于治疗头的旋转难以准确描述的不足。本专利技术通过齿盘与齿球冠的组合使用，使复杂的欧拉角控制转化为简单的平移与旋转的控制，实现了对定位装置的有效简化并降低了定位计算复杂度、提升了定位精度。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、本专利技术第一方面公开了一种基于欧拉角的五自由度定位装置，包括治疗头、齿盘和传动机构；
4、所述治疗头上设有与齿盘相啮合的齿球冠；
5、所述传动机构包括水平传动单元、旋转传动单元和垂直传动单元；
6、所述齿盘与所述水平传动单元相连，通过所述水平传动单元运动，使所述治疗头实现水平移动；所述治疗头与所述旋转传动单元相连，通过所述旋转传动单元运动，使所述治疗头实现旋转；所述垂直传动单元实现所述治疗头与所述齿盘的垂直移动。
7、优选地，
8、所述齿盘由齿条绕其对称轴旋转形成，所述齿球冠由齿轮绕其对称轴旋转形成；
9、所述旋转传动单元包括旋转连杆组件和定位环；
10、所述定位环套设在所述治疗头上；
11、所述旋转连杆组件与所述定位环活动连接。
12、优选地，
13、所述旋转传动单元还包括与治疗头同心设置的平衡环，
14、所述平衡环设置在所述定位环和所述治疗头之间；
15、所述定位环上设有连接件；
16、所述旋转连杆组件包括第一旋转连杆、第二旋转连杆、第一环套和第二环套；
17、所述第一环套与所述第二环套通过所述连接件活动连接；
18、所述第一环套与所述第一旋转连杆相连；
19、所述第二环套与所述第二旋转连杆相连。
20、优选地，
21、所述水平传动单元包括第一水平连杆和第二水平连杆；
22、所述第一水平连杆和所述第二水平连杆分别与所述齿盘活动连接。
23、优选地，所述装置还包括：线性往返机构和驱动机构；
24、所述驱动机构通过所述线性往返机构，与所述水平传动单元相连；
25、所述驱动机构通过所述线性往返机构，与所述旋转传动单元相连；
26、所述驱动机构通过线性往返部件，与所述垂直传动单元相连。
27、优选地，
28、所述线性往返机构包括第一线性往返单元、第二线性往返单元、第三线性往返单元和第四线性往返单元；
29、所述驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和第四驱动单元；
30、所述第一驱动单元通过所述第一线性往返单元与所述水平传动单元相连，所述第一驱动单元驱动所述第一线性往返单元运动，使所述水平传动单元水平运动；
31、所述第二驱动单元通过所述第二线性往返单元与所述水平传动单元相连，所述第二驱动单元驱动所述第二线性往返单元运动，使所述水平传动单元水平运动；
32、所述第三驱动单元通过所述第三线性往返单元与所述旋转传动单元相连，所述第三驱动单元驱动所述第三线性往返单元运动，使所述旋转传动单元旋转运动；
33、所述第四驱动单元通过所述第四线性往返单元与所述旋转传动单元相连，所述第四驱动单元驱动所述第四线性往返单元运动，使所述旋转传动单元旋转运动。
34、优选地，所述齿盘与所述齿球冠连接面分别设有环形齿，环形齿之间凹槽为齿槽；
35、通过所述齿盘的环形齿与所述齿球冠的齿槽啮合，实现所述齿球冠在所述齿盘的x、y、z三个自由度运动；
36、所述治疗头与所述齿球冠之间通过滚珠轴承连接；
37、所述治疗头通过所述齿球冠与所述齿盘连接。
38、本专利技术第二方面公开了一种基于欧拉角的五自由度定位系统，包括如上任一所述装置和支撑座与驱动机构；
39、所述支撑座上设有储液腔，所述治疗头与所述齿盘设置于储液腔内；
40、所述传动机构装配于支撑座上；
41、所述驱动机构的输出端伸入所述储液腔内，与所述传动机构连接。
42、优选地，
43、所述储液腔侧壁设有密封件；
44、所述驱动机构的输出端穿过密封件伸入储液腔内，与传动机构连接；
45、所述密封件为柔性结构。
46、本专利技术第三方面公开了一种基于欧拉角的五自由度定位方法，对如上任一项所述的定位装置；或如上任一项所述的定位系统中治疗头的焦点位置进行定位，包括如下步骤：
47、获取传动机构与其他机构相连处的交点坐标；
48、根据获取的坐标及所述装置的尺寸，计算齿盘中心点的坐标；
49、以所述齿盘为水平面建立oxyz坐标系，其中，齿盘所在的平面为xoy平面；
50、所述齿球冠的旋转轴p在xoy平面上的投影为p’；
51、获取齿球冠的方位角：∠yop’和齿球冠的高度角：p与p’的夹角；
52、根据所得方位角及高度角，并根据传动机构位移距离及所述装置的尺寸，获得治疗头本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，包括治疗头(1)、齿盘(2)和传动机构(3)；
2.根据权利要求1所述一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，所述装置还包括：线性往返机构(5)和驱动机构(6)；
6.根据权利要求5所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
8.一种基于欧拉角的五自由度定位系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述装置和支撑座(7)与驱动机构(6)；
9.根据权利要求8所述的一种基于欧拉角的五自由度定位系统，其特征在于，
10.一种基于欧拉角的五自由度定位方法，其特征在于，对如权利要求1-7任一项所述的定位装置；或如权利要求8-
...【技术特征摘要】
1.一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，包括治疗头(1)、齿盘(2)和传动机构(3)；
2.根据权利要求1所述一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于欧拉角的五自由度定位装置，其特征在于，所述装置还包括：线性往返机构(5)和驱动机构(6)；
6.根据权利要求5所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪举鹏，田周，沈国峰，张辉，李兴建，林中华，王杰，崔磊，任鸿涛，王健，焦纳申，温家宝，
申请(专利权)人：上海沈德无创时代医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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