[实用新型]随动式医疗导航机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，尤其是具有六关节随动臂，在微波消融治疗肝脏肿瘤过程中，能持超声探头在病体表面随动扫描，直接测定肿瘤空间位置，据此进行超声影像的三维重构，对微创外科手术进行视觉导航的随动式医疗导航机器人。

背景技术

近年来随着超声引导下肿瘤热消融治疗技术在国内外的迅速兴起，微创外科机器人在超声引导下肿瘤热消融治疗中的研究也相继开展。微创外科机器人在手术中主要用于导航定位和辅助插入手术工具，可以使病人摆脱框架的痛苦，同时机器人辅助立体定向外科手术还具有操作稳定，定位精度高的优点。如：日本的东京大学研究了基于实时超声引导的机器人系统，该机器人系统有五自由度的被动机器人和两自由度的主动送针机构。由于超声探头和穿刺针被安装在同一个平面上，在实时的超声影像中不仅可以发现当前的肿瘤和穿刺针的状态。利用动态轮廓模型的算法分割出影像中肿瘤的边界，利用哈夫变换检测出穿刺针的位置，控制送针机构进行自动送针；美国霍普金斯大学针对超声引导术中射频治疗肝癌开发出了一套双臂机器人，其中一个机器人手臂安装超声探头，另外一个机器人手臂安装穿刺针引导装置。同时，他们还提出了在影像导航下的一种精确送针机器人系统。该系统由定位模块、微型机器人模块和送针模块组成。其中机器人系统有轴向运动装置，使得进针方向始终指向病灶区域。目前该方面的研究还处于起步阶段，尚未进入动物实验及临床试验阶段。

我国政府有关部门已经开始关注计算机辅助外科手术与机器人系统的研究与开发，虽然起步较晚，但在一些基础性和关键性研究(如影像引导手术、医用机器人结构、传感器技术等)方面已取得很大进展，将对我国医疗器械行业的发展起到推动作用。

发明内容

根据背景技术所述，本实用新型的目的在于提供一种具有六关节随动导航臂，采用2个电动式随动关节与4个被动式关节以及一个悬挂式转盘组成六自由度超声探头扫描定位机构的微创外科手术导航机器人，在微波消融治疗肝脏肿瘤过程中，能持超声探头在病体表面随动扫描，直接测定肿瘤空间位置，据此进行超声影像的三维重构，对微创外科手术进行视觉导航的随动式医疗导航机器人。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种随动式医疗导航机器人，主要由六关节随动导航臂(1)和机器人机体(2)组成，其中：悬挂式转盘(10)往下与二维位移传感器(11)连接，二维位移传感器(11)的下端直接与电动式随动关节A(12)相连接，以下按序连杆A(13)上端与随动关节A(12)，连杆A(13)下端与随动关节B(14)，连杆B(15)上端与随动关节B(14)，连杆B(15)下端与被动关节A(16)，摆杆A(17)上端与被动关节A(16)，摆杆A(17)下端与被动关节B(18)，摆杆B(19)上端与被动关节B(18)，摆杆B(19)下端与被动关节C(20)，摆杆C(21)上端与被动关节C(20)，摆杆C(21)下端与被动关节D(22)，探头座(23)与被动关节D(22)相互连接，整体组成超声探头的六关节随动导航臂(1)；由底座(24)，控制箱(25)，控制面板(26)，显示器(27)，立柱(28)，大臂(29)，肘关节(30)，小臂(31)和弯头(32)组成机器人机体(2)，其中装有肘关节(30)和大臂(29)的立柱(28)与带有滑轮(33)的底座(24)固定，大臂(29)可绕立柱(28)的轴线回转，小臂(31)相对于大臂(29)的位置可通过小臂(31)的自锁结构来实现，机器人机体(2)通过弯头(32)与六关节随动导航臂(1)的悬挂式转盘(10)相互连接组成一随动式医疗导航机器人的结构总体。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下优点与效果：

1、本实用新型通过随动式导航臂能在对病体进行超声扫描肿瘤时同步输出探头空间位置信息，其数据处理简便、快捷，实时性好。

2、本实用新型在实时测定超声探头六自由度空间位置的基础上，能实时完成对病灶影像三维重构，并显示微波电极针穿刺轨迹及针尖位置，能直观准确对微外科手术进行视觉导航。

3、本实用新型采用光电码盘与角度传感器机构测定超声探头空间位置其精度与稳定性高，不受外界电磁波等干扰，临床使用安全可靠。

4、本实用新型结构紧凑，随动导航臂尺寸小巧，柔性好，临床操作方便、轻快，易学易用，符合临床应用条件。

5、本实用新型机械与电路均采用模块化结构，制造成本低，维护修理简单，适于批量生产推广。

附图说明

图1为随动式医疗导航机器人结构总体示意图