本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種腫瘤消融治療裝置，尤其是涉及一種具有力位控制保護功能的腫瘤消融治療機械裝置。

背景技術(shù)：

子宮肌瘤是女性常見的一種良性腫瘤，長大到一定的程度時，需要進行治療。超聲消融手術(shù)是一種方法，采用的技術(shù)工具包括超聲聚焦刀和超聲刀兩種，而超聲聚焦刀可以通過超聲波透過人體組織將能量聚焦，產(chǎn)生高溫來破壞其腫瘤組織，也叫消融。其特點是治療比較徹底，具有無創(chuàng)傷、不出血、不麻醉的優(yōu)點。

經(jīng)檢索，公開號為CN104013444A、CN203988158U的中國發(fā)明專利，涉及一種相控陣高強度聚焦超聲消融系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括治療床，在治療床下方是由若干個超聲換能器基元組成的凹球面相控陣治療頭，其中心處固定著引導(dǎo)B超探頭，治療頭上的換能器基元由相控陣控制電路分別單獨控制；與治療頭相連的水囊中灌入去氣水，利用五軸運動系統(tǒng)調(diào)整治療頭的位置和角度，尋找到最佳入射角度。但該發(fā)明沒有病人安全保護的力位控制保護功能，因此在病人接受治療時，存在一定的舒適度和安全性問題。

經(jīng)檢索，公開號為CN101652102A的中國發(fā)明專利，涉及一種利用聲學(xué)透鏡進行高強度聚焦超聲消融的設(shè)備和方法，即一種高強度聚焦超聲換能器，包括具有沿著束路徑發(fā)射超聲能量的超聲發(fā)射器，低衰減聚合物超聲透鏡等。但該發(fā)明仍然沒有涉及力位保護功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種具有力位控制保護功能的腫瘤消融治療機械裝置，避免了水囊與病人因接觸力過大導(dǎo)致的病人安全問題，且該機械結(jié)構(gòu)簡單可靠，維護方便，靈活精確。

為解決上述目標技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的方案為：

一種具有力位控制保護功能的腫瘤消融治療機械裝置，包括一升降自由度模塊、一力位控制模塊和一治療模塊；

所述升降自由度模塊的上端連接水平安裝部件，所述升降自由度模塊設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動所述水平安裝部件上下升降運動，使所述升降自由度模塊具有一上下升降自由度；

所述力位控制模塊設(shè)有力傳感器、大旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，所述力傳感器用于在受力時輸出與力大小成正比的電流信號，該信號用于實現(xiàn)力位控制保護功能；所述大旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接治療模塊，用于驅(qū)動治療模塊實現(xiàn)左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度；所述力位控制模塊設(shè)置在所述水平安裝部件上并隨所述水平安裝部件上下升降；

所述治療模塊包括擺動驅(qū)動部件、小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、超聲檢測探頭、超聲聚焦陣列盤和水囊，擺動驅(qū)動部件通過小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)帶動超聲檢測探頭、超聲聚焦陣列盤和水囊前后擺動，從而實現(xiàn)前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度；小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)帶動超聲檢測探頭、超聲聚焦陣列盤和水囊沿小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的軸線旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)軸線垂直旋轉(zhuǎn)自由度；超聲檢測探頭用于定位腫瘤的位置；超聲聚焦陣列盤通過相控技術(shù)產(chǎn)生消融腫瘤的能量；通過上述前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度、繞軸垂直旋轉(zhuǎn)自由度的旋轉(zhuǎn)，將超聲聚焦陣列盤產(chǎn)生的超聲消融能量聚焦到腫瘤位置。

優(yōu)選地，所述力位控制模塊還包括力傳感器安裝部件、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)安裝部件、第一安裝鍵、第一軸承、第一法蘭，其中：

力傳感器安裝部件與水平安裝部件相連，力傳感器安裝在力傳感器安裝部件上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)安裝部件的下側(cè)面與力傳感器的上側(cè)面相連，大旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)安裝部件上，大旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸通過第一安裝鍵與第一法蘭相連，第一法蘭通過第一軸承與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)安裝部件相連。

優(yōu)選地，所述治療模塊還包括擺動板、第二安裝鍵、第二軸承、第二法蘭、垂直安裝部件，其中：

擺動板與第一法蘭相連，擺動驅(qū)動部件安裝在擺動板上，小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和擺動驅(qū)動部件的輸出軸相連，小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸連接第二安裝鍵，第二安裝鍵通過第二軸承與第二法蘭相連，第二法蘭與垂直安裝部件相連；超聲檢測探頭、超聲聚焦陣列盤設(shè)置在垂直安裝部件上，并隨小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。

更優(yōu)選地，所述超聲檢測探頭安裝在垂直安裝部件的中間位置，所述超聲聚焦陣列盤安裝在垂直安裝部件的下側(cè)面，所述水囊包裹在超聲聚焦陣列盤的外面。

進一步的，本發(fā)明所述裝置還包括檢測裝置、控制裝置，其中：

所述檢測裝置與力傳感器相連，檢測力傳感器輸出的電流信號，并對該信號放大濾波后輸入到控制裝置，所述控制裝置與升降自由度模塊的驅(qū)動機構(gòu)、大旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、擺動驅(qū)動部件、小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)相連，該控制裝置能根據(jù)獲得的力的大小值進行力位控制。

優(yōu)選地，所述控制裝置上有操作顯示部件，用于根據(jù)使用者的操作指令向各驅(qū)動機構(gòu)發(fā)送控制信號，并顯示反饋各驅(qū)動機構(gòu)的位置信息。

更優(yōu)選地，所述力傳感器的輸出電流大小和治療模塊傳遞過來的力成正比。

更優(yōu)選地，所述檢測裝置是獨立的電路，檢測裝置通過導(dǎo)線與力傳感器相連。

更優(yōu)選地，所述的力傳感器安裝部件的前端厚度小于后端厚度。

本發(fā)明中，所述治療模塊有1個左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度，1個前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度，1個繞軸垂直旋轉(zhuǎn)自由度和1個升降自由度，在使用時，再配合相應(yīng)的治療床，治療床可以具有的左右運動和前后運動2個自由度。

上述裝置在使用時，病人仰臥在治療床上，使用者通過控制裝置控制治療床的左右運動和前后運動；當(dāng)使用者通過控制裝置控制所述治療模塊前后旋轉(zhuǎn)擺動和垂直旋轉(zhuǎn)2個自由度，以及升降自由度和左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度時，水囊會與病人的腹部發(fā)生接觸并產(chǎn)生接觸力，接觸力通過所述治療模塊傳遞到所述力位控制模塊，其中所述力傳感器輸出的電流信號輸入到檢測裝置后，控制裝置采集到檢測裝置獲得的接觸力的大小數(shù)據(jù)信息；當(dāng)接觸力大于設(shè)定的力時，升降自由度、左右旋轉(zhuǎn)擺動和前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度產(chǎn)生的下降運動停止，從而實現(xiàn)了對病人的安全保護控制。

本發(fā)明中，所述接觸力的力檢測的精度可達100g，不會產(chǎn)生誤判。

本發(fā)明中，所述力傳感器的理論極限安全保護力最大可為91kg，如果超過這個上限，傳感器將會產(chǎn)生損壞。由于與病人的接觸力有限，所述力傳感器可一直處于安全的工作狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明腫瘤消融治療機械裝置有4個工作自由度，可調(diào)整治療裝置有效地定位腫瘤，達到精確可靠的治療效果。

本發(fā)明腫瘤消融治療機械裝置采用力傳感器、各驅(qū)動機構(gòu)等總體結(jié)構(gòu)的設(shè)置，使整個裝置具有力位控制保護功能，當(dāng)治療裝置的水囊與病人接觸時，接觸力和接觸位置的關(guān)系由過去的不可控狀態(tài)變成了本發(fā)明的可控狀態(tài)，極大地提高了治療過程的人性化和舒適度。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一實施例構(gòu)成示意圖；

圖中：1.升降自由度模塊，2.安裝底板，3.水平安裝板，4.力傳感器，5.力傳感器安裝板，6.螺釘，7.螺釘，8.螺釘，9.旋轉(zhuǎn)電機安裝板，10.大旋轉(zhuǎn)電機，11.大旋轉(zhuǎn)減速器，12.安裝鍵，13.軸承，14.法蘭，15.擺動板，16.擺動電機，17.小旋轉(zhuǎn)電機，18.小旋轉(zhuǎn)減速器，19.安裝鍵，20.軸承，21.法蘭，22.垂直安裝板，23.超聲檢測探頭，24.超聲聚焦陣列盤，25.水囊，26.病人，27.腫瘤，28.治療床，29.檢測裝置，30.控制裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例中的具有力位控制保護功能的腫瘤消融治療機械裝置，包括一升降自由度模塊1、一力位控制模塊和一治療模塊，其中：升降自由度模塊1為治療模塊提供升降運動；力位控制模塊用于實現(xiàn)力位控制保護功能，并能實現(xiàn)治療模塊左右旋轉(zhuǎn)擺動；所述治療模塊能繞軸垂直旋轉(zhuǎn)、前后旋轉(zhuǎn)擺動。從而，所述治療模塊有1個左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度，1個前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度，1個繞軸垂直旋轉(zhuǎn)自由度和1個升降自由度。

在部分優(yōu)選實施例中，所述升降自由度模塊1上端連接水平安裝板3，升降自由度模塊1設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動水平安裝板3進行升降運動，從而使所述升降自由度模塊1具有一個升降自由度。具體的，在一些實施例中，升降自由度模塊1設(shè)置一臺電機和減速器，通過齒輪齒條或絲桿滑塊傳動機構(gòu)驅(qū)動水平安裝板3上下升降運動，或者也可以采用其他驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)。使用時，可以將所述升降自由度模塊1下端固定，比如將所述升降自由度模塊1下端與外圍裝配組件的安裝底板2相連，安裝底板2可以平放在地面上。

在部分優(yōu)選實施例中，所述力位控制模塊包括：力傳感器4、力傳感器安裝板5、螺釘6、螺釘7、螺釘8、旋轉(zhuǎn)電機安裝板9、大旋轉(zhuǎn)電機10和旋轉(zhuǎn)減速器11、安裝鍵12、軸承13、法蘭14，其中：力傳感器4安裝在力傳感器安裝板5，所述力傳感器4用于在受力時輸出與力大小成正比的電流信號，該信號用于實現(xiàn)力位控制保護功能；力傳感器安裝板5與水平安裝板3相連；旋轉(zhuǎn)電機安裝板9的下側(cè)面通過螺釘7和螺釘8與力傳感器4的上側(cè)面相連；大旋轉(zhuǎn)電機10、旋轉(zhuǎn)減速器11安裝在旋轉(zhuǎn)電機安裝板9上，大旋轉(zhuǎn)電機10與旋轉(zhuǎn)減速器11相連，旋轉(zhuǎn)減速器11的輸出軸通過安裝鍵12與法蘭14相連，法蘭14通過軸承13和旋轉(zhuǎn)電機安裝板9相連；所述大旋轉(zhuǎn)電機10提供治療模塊的左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度；

在一些實施例中，所述力傳感器4、力傳感器安裝板5和水平安裝板3通過螺釘6連接在一起。所述力傳感器安裝板5的前端厚1mm、后端厚3mm。前端比后端薄，使得力傳感器有足夠的空間檢測來自前端治療模塊的力。

在部分優(yōu)選實施例中，所述治療模塊包括：擺動板15、擺動電機16、小旋轉(zhuǎn)電機17和小旋轉(zhuǎn)減速器18、安裝鍵19、軸承20、法蘭21、垂直安裝板22、超聲檢測探頭23、超聲聚焦陣列盤24、水囊25；其中：

法蘭14和擺動板15相連，擺動電機16安裝在擺動板15上，小旋轉(zhuǎn)電機17、小旋轉(zhuǎn)減速器18和擺動電機16的輸出軸相連，小旋轉(zhuǎn)減速器18的輸出軸安裝鍵19通過軸承20與法蘭21相連，法蘭21與垂直安裝板22相連，超聲檢測探頭23安裝在垂直安裝板22中間，超聲聚焦陣列盤24安裝在垂直安裝板22的下面，隨小旋轉(zhuǎn)電機17和小旋轉(zhuǎn)減速器18旋轉(zhuǎn)。水囊包裹在超聲聚焦陣列盤24的外面。

大旋轉(zhuǎn)電機10和大旋轉(zhuǎn)減速器11的旋轉(zhuǎn)通過法蘭14帶動擺動板15，帶動整個治療模塊旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)治療模塊左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度。擺動電機16通過小旋轉(zhuǎn)電機17、小旋轉(zhuǎn)減速器18、安裝鍵19、軸承20、法蘭21、垂直安裝板22帶動超聲檢測探頭23、超聲聚焦陣列盤24和水囊25前后擺動，從而實現(xiàn)前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度；小旋轉(zhuǎn)電機17、小旋轉(zhuǎn)減速器18通過安裝鍵19、軸承20、法蘭21、垂直安裝板22帶動超聲檢測探頭23、超聲聚焦陣列盤24和水囊25沿著小旋轉(zhuǎn)電機17的軸線旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)繞軸垂直旋轉(zhuǎn)自由度。超聲檢測探頭23用于定位腫瘤的位置。超聲聚焦陣列盤24通過相控技術(shù)產(chǎn)生消融腫瘤的能量。通過這三個自由度的旋轉(zhuǎn)，可以將超聲消融能量聚焦到腫瘤位置，實現(xiàn)病灶的治療。

在部分優(yōu)選實施例中，所述力傳感器4連接檢測裝置29，檢測裝置29檢測力傳感器4輸出的電流信號，經(jīng)過檢測裝置29放大濾波后輸入到控制裝置30，控制裝置30根據(jù)獲得的力的大小值進行力位控制?？刂蒲b置30與升降自由度模塊1、大旋轉(zhuǎn)電機10、擺動電機16、小旋轉(zhuǎn)電機17相連，控制裝置30上有操作顯示界面，可根據(jù)使用者操作的指令向電機發(fā)送控制信號，并顯示反饋電機的位置信息，用于實現(xiàn)力位控制保護功能。

本發(fā)明上述實施例中，所述治療模塊具有1個左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度，1個前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度，1個繞軸垂直旋轉(zhuǎn)自由度和1個升降自由度，使用時配合具有左右運動和前后運動2個自由度的治療床28，使得整個手術(shù)系統(tǒng)具有6個自由度。

使用時，病人26仰臥在治療床28上，使用者可通過控制裝置30控制治療床28的左右運動和前后運動；當(dāng)使用者通過控制裝置30控制整個治療模塊前后旋轉(zhuǎn)擺動和垂直旋轉(zhuǎn)2個自由度，以及升降自由度和左右旋轉(zhuǎn)擺動自由度時，超聲聚焦陣列盤24將能量聚焦到腫瘤27，水囊25會與病人26的腹部發(fā)生接觸并產(chǎn)生接觸力，接觸力通過治療模塊傳遞到力位控制模塊；力傳感器4輸出的電流信號輸入到檢測裝置29后，控制裝置30采集到檢測裝置29獲得的接觸力的大小數(shù)據(jù)信息；當(dāng)接觸力大于設(shè)定的力時，升降自由度、左右旋轉(zhuǎn)擺動和前后旋轉(zhuǎn)擺動自由度產(chǎn)生的下降運動停止，從而實現(xiàn)了對病人的安全保護控制。

作為優(yōu)選的實施方式，所述接觸力的力檢測的精度可達100g，建議設(shè)置的力檢測精度不要小于該值，因為如果太小，當(dāng)加速運動產(chǎn)生加速力時會產(chǎn)生誤判。

作為優(yōu)選的實施方式，所述力傳感器4的理論極限安全保護力最大為91kg，如果超過這個上限，力傳感器4將會產(chǎn)生損壞。由于與病人的接觸力有限，所述力傳感器4可一直處于安全的工作狀態(tài)。

本發(fā)明腫瘤消融治療裝置具有力位控制保護功能，當(dāng)治療裝置的水囊25與病人26接觸時，接觸力和接觸位置的關(guān)系由過去的不可控狀態(tài)變成了本發(fā)明的可控狀態(tài)，極大地提高了治療過程的人性化和舒適度。本發(fā)明配合帶有的兩個自由度的治療床(共有6個工作自由度)，可調(diào)整治療裝置有效地定位腫瘤，達到精確可靠的治療效果。

本發(fā)明用于超聲消融治療時自動調(diào)節(jié)水囊與病人腹部的接觸力，接觸力根據(jù)病人的感覺進行調(diào)整，極限安全保護力最大可為91kg，力檢測的精度可達100g；當(dāng)升降自由度模塊下降時，水囊與病人接觸，當(dāng)接觸力達到設(shè)定力時，升降自由度模塊停止運動，從而實現(xiàn)對病人接觸的安全保護，具有穩(wěn)定可靠、靈敏度高、操作人性化的優(yōu)點。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。