[发明专利]基于CT或MRI图像导航的胸腔穿刺手术机器人

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，属于医学、机械、自动化交叉的前沿学科，特别涉及基于CT或MRI图像导航的穿刺机器人。

背景技术

随着现代医学技术的不断提高，传统的医疗器械越来越不能满足人们的需求。手术机器人的发展脚步越来越快，机器人辅助手术不仅定位精度高、灵巧性强，而且对患者造成的创伤小，便于术后恢复。对于基于CT(或MRI)图像导航的胸腔穿刺机器人来说，其工作空间可描述为人的胸腔轮廓向外延伸200-300mm的近似圆环形的区域，由于CT(或MRI)仪器的限制，机器人的结构必须十分紧凑才能有效完成相应的手术动作。以往的胸腔手术机器人多不能满足使机械臂从胸腔外部任意位置、角度进针的要求，并且调节速度慢、精度低，使机器人自主完成穿刺具有很大的难度。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于CT或MRI图像导航的胸腔穿刺手术机器人，该机器人能够使机械臂从胸腔外部任意位置和任意角度进针，并且机器人的运动能够进行自动调整，定位精度高，速度快。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于CT或MRI图像导航的胸腔穿刺手术机器人，包括弧形支架模块、三向平移模块和角度调整模块；所述弧形支架模块包括分设在前端和后端的两个弧形板，两个所述弧形板通过两根沿纵向设置的角稳定板连接，在每个所述弧形板的内侧固接有不完全内齿轮；在位于前端的所述弧形板的前方设有前端竖向主板，在位于后端的所述弧形板的后方设有后端竖向主板，所述前端竖向主板和所述后端竖向主板的上部通过水平支撑轴连接，所述前端竖向主板和所述后端竖向主板的下部安装有水平设置的主轴，在所述主轴的两个端部各安装一内啮小齿轮，所述内啮小齿轮与对应的所述不完全内齿轮啮合，所述主轴的后端与所述后端竖向主板通过后端离合器连接，所述后端离合器的输入端与动力源连接；在所述水平支撑轴上安装有滚套，所述水平支撑轴通过所述滚套与所述弧形板的外侧表面滚动摩擦连接；所述三向平移模块包括左右平移单元、前后平移单元和上下平移单元；所述左右平移单元包括支架Ⅰ，所述支架Ⅰ通过模块连接板固定在所述后端竖向主板上；在 所述支架Ⅰ上安装有横向设置的丝杠Ⅰ，所述丝杠Ⅰ由电机Ⅰ驱动，所述电机Ⅰ安装在所述支架Ⅰ上，在所述丝杠Ⅰ上设有与其通过传动螺纹连接的滑块Ⅰ，所述滑块Ⅰ通过连接架与模组支撑板的后端固接，所述模组支撑板的前端设有固定滑块，所述固定滑块与横向轨道配合，所述横向轨道固定在所述前端竖向主板上；所述前后平移单元包括支架Ⅱ，所述支架Ⅱ固定在所述模组支撑板上；在所述支架Ⅱ上安装有丝杠Ⅱ，所述丝杠Ⅱ由电机Ⅱ驱动，所述电机Ⅱ安装在所述模组支撑板上，在所述丝杠Ⅱ上设有与其通过传动螺纹连接的滑块Ⅱ，在所述滑块Ⅱ上横跨有与其固接的π形伸出板；所述上下平移单元包括左右分布的两根升降丝杠，两根所述升降丝杠的上端安装在轴端固定板内，两根所述升降丝杠的下端安装在所述π形伸出板内，在两根所述升降丝杠上均设有与其采用传动螺纹连接的升降滑块，在所述升降滑块上连接有模块支撑架；在两根所述升降丝杠上均设有升降从动齿轮，所述升降从动齿轮与升降主动齿轮啮合，所述升降主动齿轮由电机Ⅲ驱动，所述电机Ⅲ安装在所述π形伸出板上；所述角度调整模块包括与所述模块支撑架固接的驱动轴支撑板，在所述驱动轴支撑板上固接有穿丝弯板Ⅱ，在所述穿丝弯板Ⅱ和所述驱动轴支撑板上安装有与它们垂直的旋转驱动轴，在所述旋转驱动轴上安装有旋转主动齿轮，在所述旋转驱动轴上缠绕有旋转传动丝，所述旋转传动丝穿过所述穿丝弯板Ⅱ；所述旋转主动齿轮与旋转从动齿轮啮合，所述旋转从动齿轮与摆动丝杠转动连接，所述摆动丝杠安装在穿丝弯板Ⅰ、所述驱动轴支撑板和丝杠底座上，所述穿丝弯板Ⅰ固接在所述驱动轴支撑板上，在所述摆动丝杠上设有与其通过传动螺纹连接的摆动滑块和摆动传动丝，所述摆动传动丝缠绕在所述摆动丝杠上并穿过所述穿丝弯板Ⅰ；在所述驱动轴支撑板和所述丝杠底座之间固接有摆动连杆，在所述丝杠底座上固接有与所述摆动丝杠垂直的铰链轴，所述铰链轴与托板的下端转动连接，所述托板的中部通过摇杆与所述摆动滑块连接；在所述托板上设有丝杠支座，在所述丝杠支座上安装有穿刺丝杠，在所述穿刺丝杠上设有与其采用传动螺纹连接的穿刺滑块和穿刺传动丝，在所述穿刺滑块上固接有出口朝下的穿刺针，所述穿刺针的下部穿越位于所述穿刺滑块下方的所述丝杠支座。

所述主轴的前端与所述前端竖向主板通过前端离合器连接。

在每个所述弧形板的下端连接有脚轮。

所述动力源采用手轮。

所述水平支撑轴采用两根。

本发明具有的优点和积极效果是：