[发明专利]五自由度微创针刺手术引导机构

说明书

技术领域

本发明涉及针刺手术引导机构，具体涉及五自由度微创针刺手术引导机构。

背景技术

当前，进行前列腺手术的主要方法是微创近距离粒子放射治疗。通过针刺将放射性粒子植入前列腺，进行局部放射治疗。而手动执行的针刺手术，存在精度差、无法实时成像的缺点；预先规划的轨迹，可能会因为患者身体的移动和针刺对于软组织的刺激，而无法实现预计的效果。而通过机器手辅助或者机器手实现高精度针刺的手段，可以很好地解决这些问题。

核磁共振成像(MRI)与传统的X射线、CT相比，能够避免对健康细胞的x射线辐射，且有优良的软组织分辨力和精确的几何学特性，可以更加准确的探出病变区域，以确保合理的轨迹优化，并且对病变部分的判断更加准确，以确保植入粒子的位置精度。

但是大多数核磁共振仪工作腔内都会产生很强的磁场强度，这对手术机械手机构提出了两方面的限制：一是机械手机构不能对核磁共振仪的磁场产生干扰从而影响成像质量；二是强磁场环境不能影响机械手机构在核磁仪内执行手术操作。因此无论是机械手机构的主体材料还是驱动设备，都要满足核磁兼容的条件，这对机械手的开发提出了苛刻的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在有限的空间内提高针刺手术的精度，减少病人手术的痛苦，从而达到高精度、低创伤、减少术后并发症和后遗症的效果的五自由度微创针刺手术引导机构。

本发明的五自由度微创针刺手术引导机构，它包括基座、中层平台、其上开有直线导向槽的上层平台，在所述的上层平台上叠放有其上开有斜向导向槽的针刺层平台，在所述的针刺层平台上安装有针刺运动机构，在所述的基座上安装有水平摆动运动机构，在所述的中层平台和上层平台之间安装有抬升俯仰运动机构，在所述的上层平台底部连接有平移运动机构，所述的平移运动机构包括沿竖直方向设置的摆杆，所述的摆杆在直线导向槽和斜向导向槽内移动，所述的水平摆动运动机构包括安装在所述的基座上的第三气缸和与第三滑块滑动配合的第三滑轨，沿水平方向设置的所述的第三气缸的第三推杆与第三滑块固定相连，第三齿条固定在所述的第三滑块上，沿竖直方向设置的齿轮轴下端通过轴承与基座连接并且其上端与中层平台固定相连，在所述的齿轮轴上安装有与所述的第三齿条相啮合配合第三齿轮，所述的抬升俯仰运动机构包括分别设置在中层平台左侧和右侧的相同的两个驱动机构，每个驱动机构包括安装在中层平台上的气缸和与滑块滑动配合的滑轨，沿水平方向设置的所述的气缸的推杆与滑块固定相连，齿条固定在所述的滑块上，沿竖直方向设置的丝杠下端通过轴承与中层平台连接并且其上套装有螺母，所述的螺母与螺母平台固定相连，在所述的丝杠上安装有与所述的齿条相啮合配合的齿轮，位于左侧的螺母平台通过铰链与安装在上层平台底面上的铰链支座铰接相连，位于右侧的螺母平台通过铰链与铰链滑块相连，所述的铰链滑块与安装在上层平台底面上的铰链滑轨滑动相连。

本发明的突出优点是：

本发明结构灵活，利用四个气缸实现大范围的上下、左右、倾斜和摇摆运动，利用超声波电机和丝杠螺母机构实现了手术中的针刺运动；两套齿轮齿条-丝杠螺母机构的并联使用，巧妙实现了机构的抬升和倾斜运动。同时结构紧凑，气缸布置巧妙，刚度和强度较大，具有良好的操作性能，能够在核磁仪有限空间内辅助完成针刺手术，克服手术过程中成像效果不及时和轨迹规划难的弊端，极大程度的提高手术的精度，手术的成功性和完善性，从而为核磁共振成像(MRI)引导机器人辅助微创外科手术开辟了新的途径。同时与申请号为CN201010137726.1的中国专利相比，本装置具有如下优点：所述专利中气缸的运动通过摆杆来传递，上层平台也通过摆杆支撑，存在易摆动、刚度和稳定性较差的缺点，同时由于气缸内气体的压缩性，所述专利全部采用摆杆作为执行机构不能实现自锁，这给机械手的精确控制造成一定障碍。而本装置综合运用了齿轮齿条和丝杠螺母等机构，结构稳定，刚度较大，而且通过丝杠螺母机构实现了自锁功能，在结构和控制精度上均具有优越的性能。

附图说明

图1为本发明的五自由度微创针刺手术引导机构的结构立体图；

图2为图1所示的引导机构的底层模块俯视图；

图3为图1所示的引导机构的上层平台局部仰视图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，并参照附图，对本发明技术做进一步的说明：

本装置是在申请号为CN201010137726.1的中国专利基础上的改进。