CN103027818B - 近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台 - Google Patents

Abstract

一种近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台，在手术床两侧的端部分别各固定设置有一个手术台安装架，两个手术台安装架内侧之间固定连接有水平导杆，一个手术台安装架的外侧通过丝杠传动座连接水平移动伺服电机，水平移动伺服电机的输出轴贯穿该手术台安装架连接第一滚珠丝杠的一端，第一滚珠丝杠的另一端可旋转的连接在另一个手术台安装架的内侧，水平导杆与第一滚珠丝杠相平行设置，水平导杆上滑动的连接支架滑块底部的一端，第一滚珠丝杠上通过螺纹连接支架滑块底部的另一端，支架滑块上设置有手术台垂直移动架，手术台垂直移动架上设置有手术台进给移动机构。本发明可与现有手术床相结合，易于实现自动控制，能够极大程度的提高手术的精度，确保手术效果。

Description

近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台

技术领域

本发明涉及一种自动控制手术台。特别是涉及一种近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台。

背景技术

近距离放射性治疗是控制前列腺癌病情发展、降低患者死亡率的一种有效方法，它通过在癌变部位植入放射性粒子杀死癌细胞以达到治疗的目的。传统的手动执行的针刺手术方式精度低，且放射性粒子还会对临床医生造成放射性伤害。基于图像导航的机器人自动控制平台能够对手术起到辅助作用，使其不仅定位精度高、灵巧性强，而且对患者造成的创伤小，便于术后恢复，可以很好的解决传统针刺手术所存在的问题。

超声图像具有实时性、无辐射、经济性等特点，被广泛地应用到穿刺手术中。超声引导的穿刺手术具有以下优点：其一，穿刺针与探头的分离克服了穿刺引导架对进针角度的限制，有利于进针路径的选择；其二，医生在超声图像导航下能准确地规划进针路径，同时机器人比人手具有更高的稳定性和准确性；其三，自动平台的引入减少了手术中的人为因素，降低了医生的劳动强度，有利于技术的普及应用。因此，基于超声导向的机器人辅助穿刺手术具有重要的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能地提高针刺手术的自动化程度及精度，减少病人在手术中痛苦的近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台。

本发明所采用的技术方案是：一种近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台，包括有手术床，所述手术床两侧的端部分别各固定设置有一个手术台安装架，所述的两个手术台安装架内侧之间固定连接有水平导杆，所述的一个手术台安装架的外侧通过丝杠传动座连接水平移动伺服电机，所述的水平移动伺服电机的输出轴贯穿所述的该手术台安装架连接第一滚珠丝杠的一端，所述的第一滚珠丝杠的另一端可旋转的连接在另一个手术台安装架的内侧，所述的水平导杆与所述的第一滚珠丝杠相平行设置，所述的水平导杆上滑动的连接支架滑块底部的一端，所述的第一滚珠丝杠上通过螺纹连接支架滑块底部的另一端，所述的支架滑块上设置有手术台垂直移动架，所述的手术台垂直移动架上设置有手术台进给移动机构。

所述的手术台垂直移动架包括有：固定在支架滑块上面的升降模块静平台和固定在支架滑块下面的垂直移动伺服电机，所述的升降模块静平台内设置有能上、下移动的升降模块动平台，所述的升降模块动平台的上面垂直设置有多根贯穿升降模块静平台顶端面并随升降模块动平台的上、下移动而同步上、下移动的滑杆，所述滑杆的顶端设置有手术台进给移动机构，所述的垂直移动伺服电机的输出轴贯穿支架滑块的底部与位于升降模块静平台内部的第二滚珠丝杠的一端相连接，所述的第二滚珠丝杠的另一端通过丝扣贯穿升降模块动平台后可旋转的连接在升降模块静平台的顶端面内侧，在升降模块静平台内与所述的第二滚珠丝杠相平行的设置有贯穿升降模块动平台的升降导柱。

所述的升降导柱设置有2个。

所述的手术台进给移动机构包括有固定安装在手术台垂直移动架在滑杆顶端的进给移动燕尾槽导轨，设置在进给移动燕尾槽导轨进给移动方向一侧的外侧面上的进给移动伺服电机，设置在进给移动燕尾槽导轨内并能沿进给移动燕尾槽导轨滑动的进给移动动平台，所述的进给移动伺服电机的输出轴连接第三滚珠丝杠，所述的第三滚珠丝杠与所述的进给移动动平台螺纹连接，并且该第三滚珠丝杠的端部贯穿进给移动动平台可旋转的连接在进给移动燕尾槽导轨上。

本发明的近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台，安装便捷，可与大多数医疗机构的现有手术床相结合。能够在超声波图像的导航下辅助医生来完成针刺手术，结构灵活，运动可靠，克服手术过程中成像效果不及时和轨迹规划难的弊端，易于实现自动控制，能够极大程度的提高手术的精度，确保手术效果，从而为图像引导机器人辅助微创外科手术开辟了一条新的途径。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明升降台的示意图。

其中：

1：手术床                2：支架滑块

3：进给移动动平台        4：第三滚珠丝杠

5：进给移动燕尾槽导轨    6：滑杆

7：进给移动伺服电机      8：升降模块静平台

9：第二滚珠丝杠          10：升降导柱

11：升降模块动平台       12：垂直移动伺服电机

13：水平导杆             14第一滚珠丝杠

15：丝杠传动座           16：水平移动伺服电机

17手术台安装架

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台做出详细说明。

本发明的近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台的定位由三个独立模块共同执行，分别为机构底层水平移动模块，垂直升降台模块和机构顶端水平移动平台模块，实现空间三个相互垂直方向的平移运动，以实现平台上所安装的手术机器人的空间位置调整。其中底层模块由支架、伺服电机、滚珠丝杠和支架滑块组成；升降台模块由伺服电机、升降台静平台与升降台动平台组成；水平移动平台模块由伺服电机、水平移动动平台、水平移动燕尾槽导轨静平台组成。三个模块均通过伺服电机和滚珠丝杠实现的平动，实现手术平台在空间任意位置定位调节，同时能够保证较高的位置精度。

如图1所示，本发明的近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台，包括有手术床1，所述手术床1两侧的端部分别各固定设置有一个手术台安装架17，所述的两个手术台安装架17内侧之间固定连接有水平导杆13，所述的一个手术台安装架17的外侧通过丝杠传动座15连接水平移动伺服电机16，所述的水平移动伺服电机16的输出轴贯穿所述的该手术台安装架17连接第一滚珠丝杠14的一端，所述的第一滚珠丝杠14的另一端可旋转的连接在另一个手术台安装架17的内侧，所述的水平导杆13与所述的第一滚珠丝杠14相平行设置，所述的水平导杆13上滑动的连接支架滑块2底部的一端，所述的第一滚珠丝杠14上通过螺纹连接支架滑块2底部的另一端，所述的支架滑块2上设置有手术台垂直移动架，所述的手术台垂直移动架上设置有手术台进给移动机构。

水平移运动时：水平移动伺服电机16通过丝杠传动座15与第一滚珠丝杠14相连，进而带动支架滑块2做平移运动，支架滑块2和手术台安装架17之间通过水平导杆13来引导使其保持平移运动。

如图2所示，所述的手术台垂直移动架包括有：固定在支架滑块2上面的升降模块静平台8和固定在支架滑块2下面的垂直移动伺服电机12，所述的升降模块静平台8内设置有能上、下移动的升降模块动平台11，所述的升降模块动平台11的上面垂直设置有多根贯穿升降模块静平台8顶端面并随升降模块动平台11的上、下移动而同步上、下移动的滑杆6，所述滑杆6的顶端设置有手术台进给移动机构，所述的垂直移动伺服电机12的输出轴贯穿支架滑块2的底部与位于升降模块静平台8内部的第二滚珠丝杠9的一端相连接，所述的第二滚珠丝杠9的另一端通过丝扣贯穿升降模块动平台11后可旋转的连接在升降模块静平台8的顶端面内侧，在升降模块静平台8内与所述的第二滚珠丝杠9相平行的设置有贯穿升降模块动平台11的升降导柱10，所述的升降导柱10设置有2个。

升降运动时：垂直移动伺服电机12通过第二滚珠丝杠9带动升降模块动平台11做竖直方向的抬升运动，升降模块静平台8和升降模块动平台11之间是通过两根升降导柱10和四根导杆6来引导运动。

所述的手术台进给移动机构包括有固定安装在手术台垂直移动架在滑杆6顶端的进给移动燕尾槽导轨5，设置在进给移动燕尾槽导轨5进给移动方向一侧的外侧面上的进给移动伺服电机7，设置在进给移动燕尾槽导轨5内并能沿进给移动燕尾槽导轨5滑动的进给移动动平台3，所述的进给移动伺服电机7的输出轴连接第三滚珠丝杠4，所述的第三滚珠丝杠4与所述的进给移动动平台3螺纹连接，并且该第三滚珠丝杠4的端部贯穿进给移动动平台3可旋转的连接在进给移动燕尾槽导轨5上。

进给运动时：进给移动伺服电机7驱动第三滚珠丝杠4，带动进给移动动平台3实现进给方向的进给运动。进给移动动平台3与进给移动燕尾槽导轨5之间通过燕尾槽来引导运动。

本发明的近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台，通过自动控制手术平台三个自由度度的平移运动快速实现超声波探头和模板的空间位置定位，结合超声波探头模块的进给运动和旋转运动，方便地调整超声波探头的空间位置以及与模板的相对位置。此外，结合超声波图像，模板的空间位姿可以通过模板平台的两个平动自由度和两个旋转自由度来调整。通过各个模块之间的配合运动，可以协助医生将放射性粒子准确快速地植入到病人癌变部位。

Claims (2)

1.一种近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台，包括有手术床（1），其特征在于，所述手术床（1）两侧的端部分别各固定设置有一个手术台安装架（17），所述的两个手术台安装架（17）内侧之间固定连接有水平导杆（13），所述的一个手术台安装架（17）的外侧通过丝杠传动座（15）连接水平移动伺服电机（16），所述的水平移动伺服电机（16）的输出轴贯穿所述的手术台安装架（17）连接第一滚珠丝杠（14）的一端，所述的第一滚珠丝杠（14）的另一端可旋转的连接在另一个手术台安装架（17）的内侧，所述的水平导杆（13）与所述的第一滚珠丝杠（14）相平行设置，所述的水平导杆（13）上滑动的连接支架滑块（2）底部的一端，所述的第一滚珠丝杠（14）上通过螺纹连接支架滑块（2）底部的另一端，所述的支架滑块（2）上设置有手术台垂直移动架，所述的手术台垂直移动架上设置有手术台进给移动机构，其中，

所述的手术台垂直移动架包括有：固定在支架滑块（2）上面的升降模块静平台（8）和固定在支架滑块（2）下面的垂直移动伺服电机（12），所述的升降模块静平台（8）内设置有能上、下移动的升降模块动平台（11），所述的升降模块动平台（11）的上面垂直设置有多根贯穿升降模块静平台（8）顶端面并随升降模块动平台（11）的上、下移动而同步上、下移动的滑杆（6），所述滑杆（6）的顶端设置有手术台进给移动机构，所述的垂直移动伺服电机（12）的输出轴贯穿支架滑块（2）的底部与位于升降模块静平台（8）内部的第二滚珠丝杠（9）的一端相连接，所述的第二滚珠丝杠（9）的另一端通过丝扣贯穿升降模块动平台（11）后可旋转的连接在升降模块静平台（8）的顶端面内侧，在升降模块静平台（8）内与所述的第二滚珠丝杠（9）相平行的设置有贯穿升降模块动平台（11）的升降导柱（10）；

所述的手术台进给移动机构包括有固定安装在滑杆（6）顶端的进给移动燕尾槽导轨（5），设置在进给移动燕尾槽导轨（5）进给移动方向一侧的外侧面上的进给移动伺服电机(7)，设置在进给移动燕尾槽导轨（5）内并能沿进给移动燕尾槽导轨（5）滑动的进给移动动平台（3），所述的进给移动伺服电机(7)的输出轴连接第三滚珠丝杠（4），所述的第三滚珠丝杠（4）与所述的进给移动动平台（3）螺纹连接，并且该第三滚珠丝杠（4）的端部贯穿进给移动动平台（3）可旋转的连接在进给移动燕尾槽导轨（5）上。

2.根据权利要求1所述的近距离粒子植入机器人连床式自动控制手术台，其特征在于，所述的升降导柱（10）设置有2个。