[实用新型]一种由呼吸引起的人体胸腹腔运动模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于医疗器械辅助模拟装置领域，具体涉及一种由呼吸引起 的人体胸腹腔运动模拟装置。

背景技术

肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法，大约70％的 癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，约有40％的癌症可以用放疗 根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤 的主要手段之一。近年来，图像引导的精准放射治疗技术成为肿瘤放射治疗 的发展趋势，通过CT、X射线等得到靶区的图像并进行精确配准，大大提 高了放射治疗中定位与剂量投放的精确性。

然而在呼吸、心跳及肠胃蠕动等生理因素的影响下，位于胸腹部的肿瘤 及其周围组织是动态变化的，这给肿瘤靶区的精准定位带来困难。相关研究 表明，胸隔膜在呼吸运动的影响下活动范围达0.5～2.0cm，并且个体的差异 性很大。为了减少呼吸运动造成的不利后果，传统解决方案一般采用等中心 位移和呼吸门控等手段，这些方法因对患者的呼吸和状态要求严格，治疗效 率低，正常组织仍然受到照射伤害而未能得到持续的发展，因此研究胸腹腔 体表与体内肿瘤的运动规律并建立联系是解决肿瘤精确定位和放疗导航的 最佳手段。

人体胸腹腔运动模拟装置通过运动机构再现胸腹腔体表与体内肿瘤的 运动，从而服务于数据获取和模型验证。现有的由呼吸引起的人体胸腹腔运 动模拟装置有直线滑台驱动型模拟器、高仿真人体模拟器等。然而高仿真人 体模拟器由于内部结构复杂，不方便直接获取内部肿瘤的运动轨迹信号。直 线滑台驱动型模拟器，有的只能模拟胸壁的二维运动，有的可以模拟胸壁的 三维运动但是无法实现胸壁运动和肿瘤运动的关联。现有的人体呼吸模拟装 置均无法准确的模拟胸腹腔体表与体内肿瘤的三维关联性运动。

因此有必要开发一种新型的具有三维运动的胸壁和内部肿瘤运动模拟 器，且两者之间的运动具有关联性，为呼吸跟踪准确定位研究提供更为准确 的运动模型。

发明内容

本实用新型目的是提供一种由呼吸引起的人体胸腹腔运动模拟装置，再 现人体呼吸时胸壁体表和体内肿瘤的关联性三维运动，为解决肿瘤放疗呼吸 跟踪定位研究提供准确的运动模型，并验证呼吸运动补偿对于图像引导的放 射疗法的精确定位作用。

本实用新型的技术方案是：一种由呼吸引起的人体胸腹腔运动模拟装 置，包括工作台，依次设于所述工作台上的底座和支架，设于所述底座上的 驱动电机，通过联轴器与所述驱动电机输出端连接的丝杆，设于所述丝杆上、 并可随丝杆的转动而左右移动的滑块，垂直设置于所述滑块顶部的推板；设 于所述支架上的针筒筒体，设于所述针筒筒体内的针筒活塞以及与所述针筒 活塞外部连接的推杆；所述推杆与所述推板固定连接，同时在所述针筒筒体 的针嘴处设有模拟体内用气球，在所述模拟体内用气球外侧套有模拟体表用 气球。

作为优选的技术方案，在所述模拟体内用气球和所述模拟体表用气球上 均设有用于采集当前位置信号的反光球体。

作为优选的技术方案，还包括控制装置，所述控制装置包括与所述驱动 电机电连接的微控制器，以及与所述微控制器和所述驱动电机连接的电源转 换器。

作为优选的技术方案，在所述底座上两对称设置丝杆固定座，在两丝杆 固定座上、位于丝杆两侧分别设有两导向杆，所述滑块套装于所述两导向杆 上。

作为优选的技术方案，所述驱动电机为步进电机。

本实用新型的具体原理如下：通过驱动电机控制丝杆转动从而带动滑块 进行直线运动，推杆推动针筒活塞对模拟体内用气球进行打气或者吸气，从 而控制模拟体内用气球和模拟体表用气球上的反光球体运动，模拟体表用气 球上的反光球体用于模拟人体胸壁体表的运动，模拟体内用气球上的反光球 体模拟人体体内肿瘤的运动，胸壁运动相位落后于肿瘤的运动，其幅值亦有 所衰减，并维持震荡的往复运动，符合真实人体呼吸运动时胸壁体表和体内 肿瘤运动的相关规律，由此模拟人体胸壁和体内肿瘤的三维运动，且使两者 具有相关性，为后续进行体表和肿瘤运动规律的研究提供了一个更为接近真 实的模拟装置，同时模拟肿瘤球体和模拟胸壁球体设计为开放的位置式，更 加方便胸壁运动和模拟肿瘤球体运动信号的同步获取。