專(zhuān)利名稱：Ct引導(dǎo)下自動(dòng)定位穿刺器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)用穿刺器，特別是CT引導(dǎo)下的自動(dòng)定位穿刺器。
CT引導(dǎo)下的穿刺技術(shù)已應(yīng)用數(shù)年，以往均用手工操作，定位不夠準(zhǔn)確，穿刺時(shí)間長(zhǎng)，并發(fā)癥較多，患者痛苦，工作人員射線輻射量大，諸因素限制了該技術(shù)的開(kāi)展。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種安裝于CT機(jī)掃描架的背面。利用CT掃描后的圖象及數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行三維定位，穿刺，準(zhǔn)確的進(jìn)行病理采樣，藥物注射，導(dǎo)管留置等操作的數(shù)字式自動(dòng)三維定位穿刺器。
CT引導(dǎo)下的自動(dòng)定位穿刺器，包括機(jī)座1、C型臂2和穿刺驅(qū)動(dòng)器7等，其特征在于機(jī)座1上設(shè)置有C型臂2，C型臂2上設(shè)置有滑柄3，滑柄3上支出有滑柄伸縮桿4，滑柄伸縮桿4連接偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5，偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5連接穿刺器伸縮桿6，穿刺器伸縮桿6伸出端設(shè)置有穿刺驅(qū)動(dòng)器7，穿刺驅(qū)動(dòng)器7前端設(shè)有穿刺針8。
1使用方法患者經(jīng)CT掃描后，醫(yī)生在斷層圖象上選定穿刺目標(biāo)和路徑，測(cè)定坐標(biāo)并輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)算程序計(jì)算出各個(gè)定位部件的位置，驅(qū)動(dòng)各個(gè)部件到位，完成定位，隨后計(jì)算機(jī)發(fā)出穿刺指令，穿刺針高速，準(zhǔn)確的進(jìn)行病理采樣、藥物注射、導(dǎo)管留置等各種預(yù)定操作。
2自動(dòng)穿刺器數(shù)學(xué)模型及原理從該裝置在橫斷面上投影圖可見(jiàn)該穿刺器可以達(dá)到斷層面上任意位置。見(jiàn)


圖11,12所示。
各參數(shù)設(shè)定如下A穿刺目標(biāo) 通過(guò)斷層圖象可測(cè)定坐標(biāo)A(XAYB)B穿刺點(diǎn)通過(guò)斷層圖象可測(cè)定坐標(biāo)B(XBYB)C針尖位置 坐標(biāo)設(shè)為C(XCYC)D偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器軸心坐標(biāo)設(shè)為D(XDYD)E滑柄中心AB穿刺深度(可測(cè)定)AC進(jìn)針深度CB可設(shè)為已知數(shù)CD針尖至穿刺器軸心距離為已知數(shù)∠α滑柄對(duì)X軸的夾角∠β穿刺針對(duì)X軸的夾角 為滑柄運(yùn)行弧長(zhǎng)計(jì)算公式如下AB=(XB-XA)2+(YB-YA)2]]>D(XD,YD)⟨∠β=arctgYb-YaXb-Xa(XD-XB)2+(YD-YB)2=CD+BC]]>∠α=arctgYdXd]]>DE=OE-XD2+YD2]]>EM∩=a360*π*OE*2]]>若C型臂圓心與掃描孔圓心不同軸，只需在運(yùn)算公式中加入修正參數(shù)。數(shù)學(xué)表達(dá)式稍復(fù)雜些，本文不細(xì)述。
3自動(dòng)定位控制原理見(jiàn)
圖13所示，斷層掃描后，在斷層圖象上測(cè)定穿刺目標(biāo)A和穿刺點(diǎn)B的坐標(biāo)，如前述即可計(jì)算出定位參數(shù)弧EM的長(zhǎng)度，∠β角度，AC長(zhǎng)度。CPU發(fā)出指令，經(jīng)數(shù)/摸轉(zhuǎn)換，使得穿刺針定位，經(jīng)摸/數(shù)轉(zhuǎn)換反饋至CPU，顯示于終端，提示定位完成。
4自動(dòng)穿刺控制原理見(jiàn)
圖14所示，定位完成后，根據(jù)進(jìn)針深度AC和穿刺方式，發(fā)出穿刺指令至CPU，經(jīng)數(shù)/摸后驅(qū)動(dòng)穿刺器進(jìn)針和退針，或進(jìn)針后停止，進(jìn)行相關(guān)操作后，再退針。
5復(fù)位定位穿刺完成后，發(fā)出復(fù)位指令至CPU，CPU計(jì)算各個(gè)相關(guān)初始數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)/摸轉(zhuǎn)換，依次驅(qū)動(dòng)各部分回至初始位置，并顯示于終端。
6手控該裝置的各個(gè)定位驅(qū)動(dòng)器均設(shè)有手動(dòng)按扭，在手動(dòng)模式狀態(tài)時(shí)可由手動(dòng)完成操作。
本實(shí)用新型是手工穿刺技術(shù)的提高，其構(gòu)思新穎，設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單可行，自動(dòng)化程度高，可大大提高穿刺的精度和速度，降低穿刺難度，減少穿刺并發(fā)癥，減輕患者痛苦，減少工作人員的射線輻射量，拓寬定位穿刺技術(shù)在影象診斷和介入治療中的應(yīng)用范圍。該裝置通過(guò)與CT機(jī)的接口，實(shí)現(xiàn)CT掃描定位穿刺一體化，將該裝置結(jié)構(gòu)做相應(yīng)改變，即可應(yīng)用于MRI,PET,DSA等影像設(shè)備中，將極大的拓寬其應(yīng)用范圍。是醫(yī)用穿刺的理想裝置，宜于普及和推廣。
本實(shí)用新型附
圖1總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2機(jī)架部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3圖2的A向視圖；圖4滑柄及滑柄伸縮桿部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖5圖4的B向視圖；圖6偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器及伸縮桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖7圖6的C向視圖；圖8穿刺驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖9穿刺驅(qū)動(dòng)器使用狀態(tài)示意圖；
圖10氣動(dòng)部分示意圖；
圖11斷層投影圖；
圖12數(shù)學(xué)原理坐標(biāo)圖；
圖13自動(dòng)定位原理框圖；
圖14控制原理框圖。其中包括機(jī)座1；C型臂2；滑柄3；滑柄伸縮桿4；偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5；穿刺器伸縮桿6；穿刺驅(qū)動(dòng)器7；穿刺針8；電機(jī)9；鋼絲繩10；滑輪11；軸承12；滑套13；電機(jī)14；主軸15；電機(jī)16；電機(jī)17；鍵18；齒輪副19；軸承20；齒條21；汽缸22；汽缸孔23；汽缸孔24；彈簧25；連桿26；連桿27；氣源28；實(shí)施例ZD-1型CT引導(dǎo)下自動(dòng)三維定位穿刺器1機(jī)架部分見(jiàn)圖2,3所示，機(jī)架部分由機(jī)座1及C型臂2組成。機(jī)座1上設(shè)置兩個(gè)電機(jī)9，電機(jī)9連接置于C型臂2凹槽內(nèi)的牽引鋼絲繩10，鋼絲繩10連接滑柄3。用于兩個(gè)方向上牽引鋼絲繩10運(yùn)動(dòng)，從而使得滑柄3可在C型臂2上作240°滑動(dòng)。兩電機(jī)9應(yīng)為參數(shù)完全一致的自鎖性良好的雙向步進(jìn)電機(jī)。該部分固定于CT機(jī)的后方，且C型臂的軸心應(yīng)與CT機(jī)的掃描軸心重合。2滑柄及滑柄伸縮桿部分見(jiàn)圖4,5所示，該部分通過(guò)四個(gè)滑輪11與C型臂2連接，且通過(guò)鋼絲繩10的牽引，實(shí)現(xiàn)在C型臂2上做圓弧運(yùn)動(dòng)，為確保滑柄3的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確，鋼絲繩10應(yīng)選用彈性較小的材質(zhì)?；炜s桿4通過(guò)兩個(gè)固定在滑柄3上的軸承13與滑柄3相連接，伸縮桿4可沿C型臂的直徑方向滑動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖，在兩個(gè)支撐軸承12間加工出200mm的螺紋。滑柄伸縮桿4的運(yùn)動(dòng)由安裝在螺紋上的滑套13的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。滑套13內(nèi)部加工有與螺紋相吻合的內(nèi)螺紋，電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滑套14轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得滑柄伸縮桿4能夠前后運(yùn)動(dòng)。電機(jī)14為自鎖性良好的雙向步進(jìn)電機(jī)。3偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器及伸縮部分見(jiàn)圖6,7所示，該部分位于伸縮桿4的末端，其核心作用是實(shí)現(xiàn)伸縮桿6的伸縮和沿軸線的偏轉(zhuǎn)，從而與第二部分配合將穿刺針部分達(dá)到指定位置。圖中偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5的主軸15由固定在外殼上的軸承20支撐，其外部通過(guò)齒輪副19與電機(jī)16連接，其內(nèi)部通過(guò)鍵18與穿刺器伸縮桿6連接；電機(jī)17固定在偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5的主軸15上，通過(guò)齒條21與穿刺器伸縮桿6連接。4穿刺器部分見(jiàn)圖8,9所示，穿刺器部分固定在穿刺器7伸縮桿6的末端，穿刺針8置于汽缸22的活塞桿前端，汽缸孔23連接氣源28，汽缸孔24連接收集或給藥器，彈簧25置于活塞桿內(nèi)部，通過(guò)連桿26與針尖開(kāi)合連桿27連接。氣缸孔24在活塞桿前進(jìn)時(shí)排氣，在活塞桿致最大行程時(shí)與活塞上的孔重合，與穿刺針針孔相通，實(shí)現(xiàn)對(duì)病灶處抽真空取樣，給藥等操作。當(dāng)活塞桿致最大行程，連桿22可使針尖打開(kāi)，退針時(shí)，彈簧21可使針尖閉合。氣源28是由一個(gè)普通單向電機(jī)驅(qū)動(dòng)一氣泵，通過(guò)電磁換向閥使氣缸完成進(jìn)程和回程。氣動(dòng)部分原理
圖10所示5功能說(shuō)明滑柄3可繞C型臂2作240°滑動(dòng)；滑柄伸縮桿4可伸縮，行程0-200mm；偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5可驅(qū)動(dòng)穿刺器伸縮桿6作0-360°的偏轉(zhuǎn)；穿刺器伸縮桿6可伸縮，行程0-700mm；穿刺驅(qū)動(dòng)器7可驅(qū)動(dòng)穿刺針8高速進(jìn)退針，行程0-200mm。
權(quán)利要求1一種CT引導(dǎo)下的自動(dòng)定位穿刺器，包括機(jī)座1、C型臂2和穿刺驅(qū)動(dòng)器7等，其特征在于機(jī)座1上設(shè)置有C型臂2，C型臂2上設(shè)置有滑柄3，滑柄3上支出滑柄伸縮桿4，滑柄伸縮桿4連接偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5，偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5連接穿刺器伸縮桿6，穿刺器6伸出端設(shè)置有穿刺器7，穿刺器7前端設(shè)有穿刺針8。
2根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的CT引導(dǎo)下的自動(dòng)定位穿刺器，其特征在于機(jī)座1上設(shè)置兩個(gè)電機(jī)9，電機(jī)9連接置于C型臂2凹槽內(nèi)的牽引鋼絲繩10，鋼絲繩10連接滑柄3。
3根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的CT引導(dǎo)下的自動(dòng)定位穿刺器，其特征在于滑柄3上設(shè)置有四個(gè)滑輪11與C型臂2連接；滑柄伸縮桿4通過(guò)兩個(gè)固定在滑柄3上的軸承12與滑柄3連接，滑柄伸縮桿4上設(shè)置有螺紋與滑套13相連接，滑套13內(nèi)部設(shè)有與螺紋相吻合的內(nèi)螺紋，與電機(jī)14連接。
4根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的CT引導(dǎo)下的自動(dòng)定位穿刺器，其特征在于偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5主軸15通過(guò)固定在外殼上的軸承20支撐，其外部通過(guò)齒輪副19與電機(jī)16連接，其內(nèi)部通過(guò)鍵18與穿刺器伸縮桿6連接；電機(jī)17固定在偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5的主軸15上，通過(guò)齒條21與穿刺器伸縮桿6連接。
5根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的CT引導(dǎo)下的自動(dòng)定位穿刺器，其特征在于穿刺針8置于汽缸22的活塞桿前端，汽缸孔23連接氣源28，汽缸孔24連接收集式給藥器，彈簧25置于活塞桿內(nèi)部，通過(guò)連桿26與針尖開(kāi)合連桿27連接。
專(zhuān)利摘要CT引導(dǎo)下的數(shù)字式三維自動(dòng)定位穿刺裝置特點(diǎn)是:機(jī)座上設(shè)有C型臂,C型臂上設(shè)有滑柄并通過(guò)鋼絲繩連接機(jī)座上的電機(jī),滑柄上支出滑柄伸縮桿,前端為偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器,偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)穿刺器伸縮桿連接穿刺驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器汽缸活塞桿上設(shè)有穿刺針。該裝置設(shè)置在CT掃描架的后部,利用CT斷層圖象及其數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位,穿刺,病理采樣,藥物注射,導(dǎo)管留置等操作,實(shí)現(xiàn)了CT掃描,定位穿刺一體化,具有較高實(shí)用價(jià)值,宜于普及推廣。
文檔編號(hào)A61B6/00GK2448303SQ0021045
公開(kāi)日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月28日
發(fā)明者邸若谷, 趙耀德 申請(qǐng)人:邸若谷, 趙耀德