微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)，尤其涉及一種能增加檢出率、提高手術(shù)安全性、避免醫(yī)源性交叉感染的用于比如前列腺癌的診斷與治療的醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]前列腺癌多發(fā)于男性泌尿生殖系統(tǒng)，是一種惡性腫瘤，早期常無癥狀，潛伏期長，發(fā)病率與死亡率呈逐年上升趨勢。如何早期診斷并治療前列腺癌，具有重要的臨床意義。目前，臨床多采用實(shí)時(shí)2D經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下的六分儀經(jīng)直腸穿刺活檢搭配穿刺模板進(jìn)行篩查和診斷。
[0003]中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN 104720853 A公開了一種超聲引導(dǎo)自動(dòng)前列腺活檢粒子植入系統(tǒng)及扎針方法。在支撐平臺(tái)上固定有定位模塊和圖像采集模塊，并且在支撐平臺(tái)的前端設(shè)置有水平穿刺定位板。調(diào)整定位模塊使得活檢槍呈水平位置放置，按照定位板的空隙逐個(gè)進(jìn)行取樣。
[0004]然而，類似于以上專利文件所公開的常規(guī)模板法穿刺法有以下問題。
[0005]1.模板法導(dǎo)程短，偏差大:首先，相對(duì)于臨床所用的活檢槍/粒子植入槍的長度，模板的導(dǎo)向孔長度較短，容易造成活檢槍/粒子植入槍定位偏差；其次，模板的導(dǎo)向孔位置、孔間距離無法調(diào)整，限制了活檢槍的穿刺點(diǎn)選取，對(duì)于直徑小于5mm的病灶，可能無法完整取樣，導(dǎo)致漏檢率、假陰性率升高，或者限制粒子植入槍的路徑選擇，造成植入粒子的放射劑量分布與目標(biāo)不一致；第三，當(dāng)活檢槍或粒子植入槍遇到恥骨阻擋時(shí)，恥骨附近(癌癥高發(fā)區(qū))的組織樣本難以采集，或難以將放射性粒子植入到預(yù)計(jì)位置，局限性和盲目性較高。因此，模板法可能影響病理檢驗(yàn)結(jié)果，或?qū)е轮踩肓Ｗ拥膶?shí)際放射劑量分布與計(jì)劃產(chǎn)生偏差，影響放療效果。
[0006]2.介入前缺乏自檢機(jī)制，介入中缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控:首先，當(dāng)定位模塊的位置調(diào)整完畢，即插入活檢針，沒有校驗(yàn)過程，無法判斷活檢槍的插入位置或姿態(tài)是否準(zhǔn)確，若由于軟件、硬件等原因，造成定位模塊和/或活檢槍姿態(tài)異常，在活檢槍抵達(dá)受術(shù)者皮膚表面前，系統(tǒng)無法檢出，可能誤傷受術(shù)者，比如扎進(jìn)尿道、引起并發(fā)癥等，即介入前缺乏自檢機(jī)制；其次，現(xiàn)有的成像技術(shù)多為將所有掃描完成的2D序列經(jīng)重構(gòu)建模，獲得靜態(tài)3D影像作為術(shù)中引導(dǎo)，喪失了實(shí)時(shí)性，當(dāng)活檢槍/粒子植入槍進(jìn)入體內(nèi)后，難以準(zhǔn)確獲取其深度、角度、軌跡等信息，較大程度上依賴術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)與技能水平，誤操作、誤傷其他器官可能性增加，即介入中缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0007]3.維護(hù)成本高:現(xiàn)有設(shè)備中，由于其結(jié)構(gòu)的固有特點(diǎn)，受術(shù)者的血液可能倒流進(jìn)設(shè)備造成污染，增加醫(yī)院的維護(hù)成本，甚至影響設(shè)備功能和手術(shù)進(jìn)程。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]有鑒于此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服前述缺陷中的一種或多種。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)。該微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)包括:工作機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和人機(jī)交互機(jī)構(gòu)。工作機(jī)構(gòu)定位在調(diào)整機(jī)構(gòu)上，并且調(diào)整機(jī)構(gòu)定位在控制機(jī)構(gòu)上。工作機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括:雙孔式防護(hù)定位孔板、導(dǎo)向針筒、超聲探頭、超聲探頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、基座以及導(dǎo)向針筒運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向針筒運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)可滑動(dòng)地安裝在基座上。雙孔式防護(hù)定位孔板可拆卸地安裝在基座的前部彎板上，超聲探頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可滑動(dòng)地安裝在基座的上部支撐板上，并且超聲探頭可以夾持于所述超聲探頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。調(diào)整機(jī)構(gòu)被設(shè)置為根據(jù)患者的體位和/或手術(shù)臺(tái)的位置來調(diào)整工作機(jī)構(gòu)的水平位置、豎直位置和/或俯仰角度。人機(jī)交互機(jī)構(gòu)被配置為顯示工作機(jī)構(gòu)所采集的實(shí)時(shí)影像，接收外部輸入，并且還被配置為與控制機(jī)構(gòu)通訊，從而通過控制機(jī)構(gòu)來對(duì)工作機(jī)構(gòu)中的組件進(jìn)行控制。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，導(dǎo)向針筒運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)可以包括用于安裝導(dǎo)向針筒的導(dǎo)向針筒座。導(dǎo)向針筒座的至少一端可以連接有萬向節(jié)，用于輔助導(dǎo)向針筒的姿態(tài)的調(diào)整。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，導(dǎo)向針筒運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)可以包括左控制機(jī)構(gòu)和右控制機(jī)構(gòu)。在左控制機(jī)構(gòu)與右控制機(jī)構(gòu)內(nèi)部和/或在左控制機(jī)構(gòu)和右控制機(jī)構(gòu)所限定的區(qū)域內(nèi)設(shè)有控制導(dǎo)向針筒的定位的組件。左控制機(jī)構(gòu)和右控制機(jī)構(gòu)的控制與運(yùn)動(dòng)可以相互獨(dú)立，以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)向針筒的定位，可以包括對(duì)其自身姿態(tài)與空間位置的調(diào)整。
[0012]進(jìn)一步地，導(dǎo)向針筒的定位包括導(dǎo)向針筒的以下運(yùn)動(dòng)中的一種或多種:升降運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)、左右平移運(yùn)動(dòng)、水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和前后運(yùn)動(dòng)。
[0013]在一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)向針筒運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)可以包括例如絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)或者液壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于控制導(dǎo)向針筒的定位。導(dǎo)向針筒運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)可以被配置為控制導(dǎo)向針筒的升降運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)、左右平移運(yùn)動(dòng)、水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和/或前后運(yùn)動(dòng)，且在這5個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)可以相互獨(dú)立。前后運(yùn)動(dòng)、左右平移運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)的方向可以是相互垂直的。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，所述微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在基座上的連接器，用于工作機(jī)構(gòu)的供電以及通訊。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，雙孔式防護(hù)定位孔板的外側(cè)上部可以為突出結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)貫通的定位孔。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，雙孔式防護(hù)定位孔板的突出結(jié)構(gòu)的下部可以開有血槽。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，所述微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)還可以包括外部指令觸發(fā)裝置，可以被配置為發(fā)出信號(hào)，使得導(dǎo)向針筒的定位切換被使能。
[0018]進(jìn)一步地，外部指令觸發(fā)裝置可以被實(shí)現(xiàn)為設(shè)置在控制機(jī)構(gòu)下部的腳踏板。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，人機(jī)交互機(jī)構(gòu)可拆卸地安裝在控制機(jī)構(gòu)上或獨(dú)立設(shè)置。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，所述微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)還可以包括推手和/或萬向輪。推手和/或萬向輪可以被配置為輔助微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移和/或固定。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，控制機(jī)構(gòu)可以包含適用于容納人機(jī)交互機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)的空間。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，工作機(jī)構(gòu)可以配合活檢槍或者放射性粒子植入槍使用。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，將前述微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用在前列腺活檢或放射性粒子植入等領(lǐng)域中。為此，所述工作機(jī)構(gòu)可以配合著適用于前列腺癌診斷或治療的活檢槍或者放射性粒子植入槍使用。從而，提供了一種可以集合前列腺癌診斷與治療功能的微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，提供一種定位介入設(shè)備的方法。該方法包括:對(duì)前述工作機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向針筒進(jìn)行定位，使得導(dǎo)向針筒落在目標(biāo)取樣點(diǎn)與雙孔式防護(hù)定位孔板中的一個(gè)孔所確定的直線上，介入設(shè)備可以穿過導(dǎo)向針筒作用于目標(biāo)取樣點(diǎn)；或調(diào)整導(dǎo)向針筒的定位，使得導(dǎo)向針筒落在放射性粒子目標(biāo)植入路徑所確定的直線上，介入設(shè)備可以穿過導(dǎo)向針筒作用于目標(biāo)植入路徑。以上兩種情況中，介入設(shè)備的介入深度可以由導(dǎo)向針筒的位置所限定。即，導(dǎo)向針筒的空間位置，尤其是其后端的位置，可以限定介入設(shè)備的介入深度，無需額外的介入設(shè)備深度控制部件。這種設(shè)計(jì)簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，避免了設(shè)置深度控制部件和/或驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)的電機(jī)在空間上與系統(tǒng)中其他部件的沖突。例如，在系統(tǒng)術(shù)前自檢過程中或者在導(dǎo)向針筒的定位中，設(shè)置在針筒后方的深度控制部件和/或驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，可能被其他部件擋住，導(dǎo)致導(dǎo)向針筒無法調(diào)整到目標(biāo)位置、姿態(tài)，也可能撞到系統(tǒng)其他部件，如超聲探頭，造成探頭的移位甚至損壞。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，介入設(shè)備可以是活檢槍或者放射性粒子植入槍。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式，提出一種防護(hù)定位孔板與導(dǎo)向針筒相結(jié)合定位的方法，可在影像引導(dǎo)下，精準(zhǔn)實(shí)施活檢取樣。若導(dǎo)向針筒的定位發(fā)生錯(cuò)誤，則導(dǎo)向針筒沒有落在目標(biāo)路徑所確定的直線上，所以沿導(dǎo)向針筒穿過的介入設(shè)備，將無法依計(jì)劃抵達(dá)防護(hù)定位孔板上的貫通定位孔，而是被防護(hù)定位孔板擋住、無法穿過貫通定位孔并抵達(dá)受術(shù)者皮膚，從而實(shí)現(xiàn)了介入設(shè)備在介入人體前的自檢過程，避免了由于硬件、軟件等故障引發(fā)的導(dǎo)向針筒定位錯(cuò)誤導(dǎo)致的對(duì)受術(shù)者的傷害，提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性。本實(shí)用新型的實(shí)施方式使得手術(shù)操作可視化，提高檢出率，減少受術(shù)者創(chuàng)面，避免醫(yī)源性交叉感染，并且降低了術(shù)者勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0027]根據(jù)結(jié)合附圖的本說明書的以下詳細(xì)描述，本實(shí)用新型各種實(shí)施方式的這些和其他優(yōu)點(diǎn)與特征都將變得更加明顯。
【附圖說明】
[0028]圖1是示出根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的工作機(jī)構(gòu)相對(duì)于患者會(huì)陰的位置以及在其會(huì)陰處的穿刺點(diǎn)；
[0030]圖3圖示根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)；
[0031]圖4圖示根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的導(dǎo)向針筒的前后方向的運(yùn)動(dòng)；
[0032]圖5圖示根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的導(dǎo)向針筒的俯仰、升降、左右平移和水平旋轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動(dòng)；
[0033]圖6圖示根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的雙孔式防護(hù)定位孔板的結(jié)構(gòu)；
[0034]圖7圖示根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的“定位孔+導(dǎo)向針筒”的精確定位方式的原理圖；以及
[0035]圖8示出根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的軟件控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下文將參