[发明专利]具有定位模型的磁共振成像(MRI)兼容机器人和人造模型器官

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及编号为No.61/129,319，于2008年6月18日提交，名称为“用于MRI中的医用机器人”的美国专利临时申请，其以全文引用的方式合并于此。

技术领域

本发明涉及医用机器人，特别是用于磁共振成像设备的医用机器人。

背景技术

医用磁共振成像(MRI)设备是众所周知的医学器械，并且广泛应用于医疗诊断目的。最近研究表明提供一种能够在封闭式(close-bore)MRI内通过远程控制来进行外科手术的设备将具有极大的优势。一些医用机器人已经研制出来，但是每个都有一些显著的缺陷。尤其是现存的一些医用机器人使用定位在离MRI的等中心点1到2米的位置(事实上在孔的外面)的马达并且通过机械连杆驱动的。也有人提议远程手动驱动；MR兼容的区域控制：在距离等中心点100cm以内没有磁和电元件；具有屏蔽电缆的马达驱动器和控制器置放在7米之外；马达的电子设备和电源屏蔽在法拉第机箱内；在扫描期间切断供给马达驱动器的电力；以及使用气压驱动较大的机器人。这些机器人中没有一个提供这样的解决方案，即使用能够定位在MRI等中心点附近的孔内的超声波马达。

本领域技术人员将意识到对能在MRI中使用的可靠的机器人的需求。进一步地，提供一种具有容易使用的定位方法的医用机器人将会有很大的优势。此外，提供一种能够模拟某种解剖学特征的模型是有优势的，即能够用于机器人定位，培训外科医生和与MRI中机器人的使用相结合的其他任务。提供其一部分能够在MR图像中可见的设备将会是有优势的。提供一种用来确定针的最佳轨迹的方法也将具有很大应用前景。另外，提供一种包括病人支承部分并适于安装医用机器人，且用于MRI内的手术平台将是有用的。

发明内容

在本发明的一个方面中，存在一种用于磁共振成像器内的医用机器人，所述磁共振成像器具有由竖向轴线限定的轴向平面和横向轴线限定的径向平面。所述医用机器人可与医用器械组件相联接。所述医用机器人包括水平运动组件，竖向运动组件和控制器。所述水平运动组件包括运动关节、可与所述运动关节可操作地相联接的超声波马达以及与超声波马达可操作性地相联的编码器。所述超声波马达和编码器定位成紧邻所述关节。所述马达的横截面可定位于轴向平面或径向平面中。所述竖向运动部件可与水平运动组件可操作性地相联接。所述竖向运动组件包括运动关节、与运动关节可操作性地相联接的超声波马达以及与超声波马达可操作性地相联的编码器。所述超声波马达和编码器定位成紧邻所述关节。所述医用器械组件可与竖向运动组件或水平运动组件可操作性地相联接。所述马达的横截面可定位于轴向平面或径向平面中。所述控制器可操作地连接到所述水平运动关节和竖向运动关节。当磁共振成像器用于采集图像时，适于关闭所述控制器电源。

在本发明的另一方面中，存在一种与磁共振成像器联合使用的人造模型。所述人造模型包括由第一预定材料制成的试验人造模型器官；人造模型治疗区域，其由与所述第一预定材料不同并且在磁共振成像中与第一预定材料可区分的第二预定材料制成；人造模型环绕结构，其由第三预定材料制成，其中所述第三预定材料与所述第一、第二预定材料不同，并且在磁共振成像中与所述第一、第二预定材料可区分。

在本发明的进一步方面中，存在一种与医用器械联合使用的定位模型。所述定位模型包括外壳，其安装在该医用器械上的预定位置，以及能在磁共振成像中可见的至少一个通道，所述通道位于所述医用器械上预定的兴趣点位置。

在本发明的进一步方面中，存在一种与医用机器人联合使用的手术平台，所述平台具有引入医用机器人的机器人导向装置；以及支承病人并可调整其上病人位置的装置。

在本发明的另一方面中，提供了一种医用器械，该医用器械包括激光光纤，并将其置于充满水和磁共振成像器可见流体的混合物通道中。

在本发明的另一方面中，提供了一种确定针轨迹的方法，包括如下步骤：提供预定区域的图像；确定所述图像上不正常区域的位置；根据所述不正常区域的位置计算规划目标体积；计算治疗区域，其覆盖所述规划目标体积；在预定范围内确定针的起始位置；以及计算从该起始位置到规划目标区域的针轨迹。

本发明的进一步特征将在下面进行描述，或者在下面的详细描述过程中会更加明显。

附图说明

参照附图，将仅通过实例描述本发明。在附图中：

图1是具有医用器械组件的本发明医用机器人的透视图；

图2是图1的医用机器人和医用器械组件的分离式透视图；

图3是医用机器人的水平和竖向直线运动组件的透视图；