CN104107510A - 高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，包括机架、运动组件、超声扫描组件和扫描组件托架，所述超声扫描组件安装于扫描组件托架，运动组件包括、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、X轴摆动组件和Y轴摆动组件；本发明采用层级递进的X、Y、Z轴的直线运动以及绕X、Y轴的摆动自由度，合理的布局设计使得整个治疗系统更紧凑，体积小，重量更轻；且由于体积的减小，运动装置高度的降低，使得治疗头高度降低，从而使床面降低，方便患者上下床板，给予患者更强的安全感，同时也方便医生相应的操作；同时，结合B超探头绕治疗头升降旋转，对于患者患部的监控更为全面，并使得治疗过程中的监控图像更清晰，从而保证治疗效果。

Description

高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置

技术领域

本发明涉及医疗辅助器械，特别涉及一种高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置。

背景技术

随着高强度聚焦超声技术的发展，高强度聚焦超声肿瘤治疗仪用于治疗在影像成像设备上可见的实体肿瘤，一般采用B超进行成像监控。高强度聚焦超声肿瘤治疗仪是用超声换能器从体外将超声波聚焦在生物体内的病患组织(治疗靶点)上，形成治疗焦点，产生高温使病患组织凝固性坏死。

通常，高强度聚焦超声治疗仪设置有三维直角坐标、三维转动坐标以及两种极坐标扫描组成，以治疗人体的各种实体肿瘤。由于治疗焦点比实体肿瘤体积小得多，在治疗时需要移动治疗焦点逐点、逐线、逐层地覆盖实体肿瘤，同时由于生物体内的肋骨等组织对影像成像有影响，以及肠道等组织处于治疗超声通道内容易受伤等因素，为了适应临床需求，更合理的布局设计，以减少整个治疗设备的重量，缩小空间体积等，需要对治疗设备的运动扫描装置进行改进，以能够自由灵活的移动治疗焦点覆盖实体肿瘤，同时又能避开肋骨、肠道等组织，以及获取清晰的近距离监控图像，以更能满足临床需求，从而达到更好的治疗效果。

而实际上使用的扫描装置则体积庞大，运动复杂，并且由于上述缺陷使得监控图像并不理想，从而影响最终的治疗效果。

因此，如果能有一种适用于高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，结合B超探头所具有的运动自由度，减小运动扫描装置的体积，具有较好的紧凑性，因而，使用轻便灵活，改善监控图像的质量，提高治疗效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置,结合B超探头所具有的运动自由度，减小运动扫描装置的体积，具有较好的紧凑性，因而，使用轻便灵活，改善监控图像的质量，提高治疗效果。

本发明的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，包括机架、运动组件、超声扫描组件和扫描组件托架，所述超声扫描组件安装于扫描组件托架，所述运动组件包括：

X轴组件，用于安装扫描组件托架并带动扫描组件托架沿X轴往复运动；

Y轴组件，用于安装X轴组件并带动X轴组件沿Y轴往复运动；

Z轴组件，安装于扫描组件托架并驱动超声扫描组件沿Z轴往复运动；

X轴摆动组件，用于安装Y轴组件并带动Y轴组件绕X轴往复摆动；

Y轴摆动组件，用于安装X轴摆动组件并带动X轴摆动组件绕Y轴往复摆动。

所述超声扫描组件包括超声探头和用于驱动超声探头绕自身轴线转动以及沿自身轴线升降的超声探头驱动组件。

进一步，所述X轴组件包括X轴拖件，所述扫描组件托架被支撑于X轴拖件，Y轴组件包括Y轴拖件，所述X轴拖件通过X轴直线轨道设置于Y轴拖件；

所述Z轴组件包括Z轴拖板，所述Z轴拖板通过Z轴直线轨道设置于扫描组件托架，所述超声扫描组件支撑于Z轴拖板，所述扫描组件托架设有用于沿Z轴方向通过超声扫描组件的空间；

X轴摆动组件包括X轴摆动架，Y轴拖件通过Y轴直线轨道设置于X轴摆动架；Y轴摆动组件包括Y轴摆动架，所述X轴摆动组件通过一绕X轴的弧形轨道设置于Y轴摆动架，所述Y轴摆动架通过一绕Y轴的弧形轨道设置于机架；

进一步，所述X轴组件还包括X轴驱动电机，所述X轴驱动电机通过X轴丝杠副驱动X轴拖件沿X轴直线轨道往复运动；所述Y轴组件还包括Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机通过Y轴丝杠副驱动Y轴拖件沿Y轴直线轨道往复运动；所述Z轴组件还包括Z轴驱动电机，所述Z轴驱动电机通过Z轴丝杠副驱动Z轴拖板沿Z轴直线轨道往复运动；

X轴摆动组件还包括X轴摆动驱动电机，所述X轴摆动驱动电机通过X轴摆动齿轮副驱动X轴摆动架沿绕X轴的弧形轨道往复运动形成绕X轴摆动；Y轴摆动组件还包括Y轴摆动驱动电机，所述Y轴摆动驱动电机通过Y轴摆动齿轮副驱动Y轴摆动架沿绕Y轴的弧形轨道往复运动形成绕Y轴摆动；

进一步，所述超声探头驱动组件包括探头托架、升降驱动组件和转动驱动组件，探头托架包括升降固定板和升降导向板，所述升降驱动组件包括升降驱动电机和升降板，所述超声探头通过转动驱动组件支撑于升降板，所述升降驱动电机通过升降丝杠副驱动升降板形成升降运动，所述升降固定板固定支撑于Z轴拖板；

进一步，扫描组件托架包括沿Z轴由下到上并列设置的Z轴固定板和安装板，所述Z轴直线轨道由Z轴固定板和安装板之间设置有至少一个Z轴导向杆形成，所述Z轴拖板以沿Z轴导向杆往复运动的方式单自由度设置，所述Z轴驱动电机安装于Z轴固定板，所述安装板设有用于超声扫描组件安装及通过的大孔；

进一步，升降固定板和升降导向板之间设置有至少一个升降导向杆，所述升降板以沿升降导向杆往复运动的方式单自由度设置，所述升降驱动电机安装于升降固定板，所述升降导向板设有用于导向通过超声探头的导向套；转动驱动组件包括用于驱动超声探头沿自身轴线转动的转动驱动电机，所述超声探头与转动驱动电机驱动连接，所述转动驱动电机安装于升降板；

进一步，所述X轴直线导轨为并列的两条对称设置于Y轴拖件，所述X轴拖件为与两条X轴直线导轨对应配合的X轴滑块，所述安装板位于两条X轴直线导轨之间固定支撑于X轴滑块；

所述Y轴直线轨道为并列的两条对称设置于X轴摆动架，所述Y轴拖件为通过滑块与两条Y轴直线轨道对应配合的框架结构Y轴拖件；

所述绕X轴的弧形轨道为并列的两条并对称设置于X轴摆动架，所述X轴摆动架为框架结构且与两条绕X轴的弧形轨道对应配合的滑块支撑于Y轴摆动架；所述绕Y轴的弧形轨道为并列的两条并对称设置于机架，所述Y轴摆动架为框架结构且支撑于两条绕Y轴的弧形轨道。

本发明的有益效果：本发明的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，采用层级递进的X、Y、Z轴的直线运动以及绕X、Y轴的摆动自由度，合理的布局设计使得整个治疗系统更紧凑，体积小，重量更轻；且由于体积的减小，运动装置高度的降低，使得治疗头高度降低，从而使床面降低，方便患者上下床板，给予患者更强的安全感，同时也方便医生相应的操作；同时，结合B超探头绕治疗头升降旋转，对于患者患部的监控更为全面，并使得治疗过程中的监控图像更清晰，从而保证治疗效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为X、Y、Z轴运动组件结构示意图；

图3为摆动组件结构示意图；

图4为超声扫描组件结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，图2为X、Y、Z轴运动组件结构示意图，图3为摆动组件结构示意图，图4为超声扫描组件结构示意图，如图所示：本实施例的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，包括机架1、运动组件、超声扫描组件和扫描组件托架5，所述超声扫描组件7安装于扫描组件托架5，所述运动组件包括：

X轴组件，用于安装扫描组件托架5并带动扫描组件托架沿X轴往复运动；

Y轴组件，用于安装X轴组件并带动X轴组件沿Y轴往复运动；

Z轴组件，安装于扫描组件托架5并驱动超声扫描组件7沿Z轴往复运动；

X轴摆动组件，用于安装Y轴组件并带动Y轴组件绕X轴往复摆动；

Y轴摆动组件，用于安装X轴摆动组件并带动X轴摆动组件绕Y轴往复摆动。

所述超声扫描组件7包括超声探头71和用于驱动超声探头绕自身轴线转动以及沿自身轴线升降的超声探头驱动组件。

本实施例中，所述X轴组件包括X轴拖件4，所述扫描组件托架5被支撑于X轴拖件4，本实施例采用国定支撑的方式，具有较好的稳定性；Y轴组件包括Y轴拖件3，所述X轴拖件4通过X轴直线轨道16设置于Y轴拖件3；

所述Z轴组件包括Z轴拖板，所述Z轴拖板通过Z轴直线轨道设置于扫描组件托架，所述超声扫描组件支撑于Z轴拖板，所述扫描组件托架设有用于沿Z轴方向通过超声扫描组件的空间，保证结构的紧凑性；

X轴摆动组件包括X轴摆动架14，Y轴拖件3通过Y轴直线轨道13设置于X轴摆动架14；Y轴摆动组件包括Y轴摆动架15，所述X轴摆动组件通过一绕X轴的弧形轨道12设置于Y轴摆动架15，所述Y轴摆动架15通过一绕Y轴的弧形轨道2设置于机架1；

所述Z轴组件包括Z轴拖板，所述Z轴拖板通过Z轴直线轨道设置于扫描组件托架，所述超声扫描组件支撑于Z轴拖板，所述扫描组件托架设有用于沿Z轴方向通过超声扫描组件的空间，保证结构的紧凑性；

X轴摆动组件包括X轴摆动架14，Y轴拖件3通过Y轴直线轨道13设置于X轴摆动架14；Y轴摆动组件包括Y轴摆动架15，所述X轴摆动组件通过一绕X轴的弧形轨道12设置于Y轴摆动架15，所述Y轴摆动架15通过一绕Y轴的弧形轨道2设置于机架1；

上述直线轨道以及弧形轨道的设置方式属于通常采用轨道上设置滑块、滚轮的驱动方式，也可以是驱动直线轨道或者弧形轨道运动，聚能实现发明目的；而被驱动的滑块、滚轮或者轨道，均与被驱动的目标部件连接，以保证驱动过程的实现，在此不再赘述。

本实施例中，X轴直线轨道16固定设置于Y轴拖件3，X轴拖件4与该轨道滑动配合，Y轴直线轨道13固定设置于X轴摆动架14，Y轴拖件3通过滑块18与该轨道滑动配合；绕X轴的弧形轨道12固定设置于Y轴摆动架15，而X轴摆动架14通过滚轮或者齿轮啮合的方式设置于绕X轴的弧形轨道12，绕Y轴的弧形轨道2固定设置于机架1，而Y轴摆动架15通过滚轮或者齿轮啮合的方式设置于绕Y轴的弧形轨道2；

本发明中，绕X轴的弧形轨道是指环绕X轴的方式设置，即需要保证X轴摆动架能够在驱动下实现绕X轴的摆动；绕Y轴的弧形轨道与其同理，在此不再赘述。

本实施例中，所述X轴组件还包括X轴驱动电机8，所述X轴驱动电机8通过X轴丝杠副9驱动X轴拖件4沿X轴直线轨道往复运动；所述Y轴组件还包括Y轴驱动电机11，所述Y轴驱动电机11通过Y轴丝杠副6驱动Y轴拖件3沿Y轴直线轨道往复运动；所述Z轴组件还包括Z轴驱动电机，所述Z轴驱动电机20通过Z轴丝杠副24驱动Z轴拖板沿Z轴直线轨道往复运动；

X轴摆动组件还包括X轴摆动驱动电机17，所述X轴摆动驱动电机17通过X轴摆动齿轮副驱动X轴摆动架14沿绕X轴的弧形轨道12往复运动形成绕X轴摆动；Y轴摆动组件还包括Y轴摆动驱动电机19，所述Y轴摆动驱动电机19通过Y轴摆动齿轮副驱动Y轴摆动架15沿绕Y轴的弧形轨道2往复运动形成绕Y轴摆动；本发明中，X轴摆动齿轮副和Y轴摆动齿轮副可以采用滚轮代替，但须具有一定的摩擦力，本实施例中，摆动齿轮副包括构成X、Y轴的弧形轨道的弧形齿条，和与该弧形齿条啮合的齿轮结构，使用简单方便，采用齿条齿轮结构更利于精确控制以及定位。

本实施例中，X轴驱动电机8、Y轴驱动电机11、Z轴驱动电机、X轴摆动驱动电机17和Y轴摆动驱动电机19均为伺服电机，通过设定的程序实现自动控制，或者通过控制面板实现即时控制，在此不再赘述；当然，上述全部驱动电机的输出可通过减速器实现，也可以是直联式驱动，均能实现发明目的。

本实施例中，所述超声探头驱动组件包括探头托架、升降驱动组件和转动驱动组件，探头托架包括升降固定板77和升降导向板73，所述升降驱动组件包括升降驱动电机75和升降板78，升降驱动电机75可采用伺服电机；所述超声探头71通过转动驱动组件支撑于升降板77，所述升降驱动电机75通过升降丝杠副74驱动升降板形成升降运动，所述升降固定板77固定支撑于Z轴拖板；固定支撑的结构一般为可拆卸式固定连接，当然，也可以采用其他固定方式，在此不再赘述。

本实施例中，扫描组件托架5包括沿Z轴由下到上并列设置的Z轴固定板21和安装板23，所述Z轴直线轨道由Z轴固定板21和安装板23之间设置有至少一个Z轴导向杆10形成，本实施例为四个导向杆按四角进行布置，导向作用较好，保证扫描的精确性；所述Z轴拖板22以沿Z轴导向杆往复运动的方式单自由度设置，即Z轴导向杆滑动穿过Z轴拖板，Z轴拖板固定设置相应的导向套，本实施例中，采用带有直线滚动轴承的导向套，延长导向滑动副的长度，保证导向滑动的精确和稳定；在此不再赘述；所述Z轴驱动电机安装于Z轴固定板，所述安装板设有用于超声扫描组件安装及通过的大孔；即治疗和扫描均位于安装板上，结合升降固定板固定支撑于Z轴拖板的结构，使得整个超声扫描组件下沉于运动组件中，而不是简单的叠加，从而使本装置高度更低，结构更为紧凑；并且实现了X、Y、Z轴的运动和两个自由度的摆动，合理的部件布局，较小的体积实现期望的扫描自由度。

本实施例中，升降固定板77和升降导向板73之间设置有至少一个升降导向杆79，本实施例为四个升降导向杆79按四角布置，驱动丝杠副74布置于同一边的其中两个升降导向杆79之间，还包括一个导向支撑杆70，与驱动丝杠副74对称设置，保证稳定性以及驱动精度；所述升降板以沿升降导向杆往复运动的方式单自由度设置，当然，升降板78可固定设置导向套并通过导向套72与升降导向杆79滑动配合，本实施例中，采用带有直线滚动轴承的导向套，具有较好的导向作用，并且经度较高；所述升降驱动电机安装于升降固定板，所述升降导向板设有用于导向通过超声探头的导向套，保证超声探头71的稳定升降；转动驱动组件包括用于驱动超声探头沿自身轴线转动的转动驱动电机76，所述超声探头与转动驱动电机驱动连接，所述转动驱动电机安装于升降板；如图所示，升降固定板设有用于通过转动驱动电机的通过过孔，保证部件的安装。

本实施例中，所述X轴直线导轨16为并列的两条对称设置于Y轴拖件3，所述X轴拖件4为与两条X轴直线导轨16滑动对应配合的X轴滑块，如图所示，X轴滑块为两组，均固定连接于安装板，分别对应设置于两条X轴直线导轨16；所述安装板位于两条X轴直线导轨之间固定支撑于X轴滑块；

所述Y轴直线轨道13为并列的两条对称设置于X轴摆动架14，所述Y轴拖件3为通过滑块与两条Y轴直线轨道13对应配合的框架结构Y轴拖件；

所述绕X轴的弧形轨道12为并列的两条并对称设置于X轴摆动架14，所述X轴摆动架14为框架结构且与两条绕X轴的弧形轨道对应配合的滑块支撑于Y轴摆动架；所述绕Y轴的弧形轨道2为并列的两条并对称设置于机架1，如图所示，机架也为框架结构；所述Y轴摆动架为框架结构且支撑于两条绕Y轴的弧形轨道；采用上述框架结构的Y轴拖件、X轴摆动架、Y轴摆动架，保证超声扫描组件具有足够大的摆动空间，避免干涉，从而在较小体积的情况下实现较大方位范围的运动。

本发明中，从上到下依次为X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、X轴摆动组件、Y轴摆动组件，并且，超声扫描组件位于上述组件的中心，并不占用外部空间，无论是从高度上还是从横向尺寸上，均较现有技术小，保证灵活性，具有较好的扫描性能，从而产生较好的治疗效果。

本发明中，丝杠副均为现有的丝杠副，包括丝杠和螺母，螺母一般固定连接于驱动目标部件，丝杠则由动力(伺服电机)直接驱动，从而驱动螺母实现往复运动，而驱动电机则固定安装于相对固定件，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，其特征在于：包括机架、运动组件、超声扫描组件和扫描组件托架，所述超声扫描组件安装于扫描组件托架，所述运动组件包括：

X轴组件，用于安装扫描组件托架并带动扫描组件托架沿X轴往复运动；

Y轴组件，用于安装X轴组件并带动X轴组件沿Y轴往复运动；

Z轴组件，安装于扫描组件托架并驱动超声扫描组件沿Z轴往复运动；

X轴摆动组件，用于安装Y轴组件并带动Y轴组件绕X轴往复摆动；

Y轴摆动组件，用于安装X轴摆动组件并带动X轴摆动组件绕Y轴往复摆动。

所述超声扫描组件包括超声探头和用于驱动超声探头绕自身轴线转动以及沿自身轴线升降的超声探头驱动组件。

2.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，其特征在于：所述X轴组件包括X轴拖件，所述扫描组件托架被支撑于X轴拖件，Y轴组件包括Y轴拖件，所述X轴拖件通过X轴直线轨道设置于Y轴拖件；

所述Z轴组件包括Z轴拖板，所述Z轴拖板通过Z轴直线轨道设置于扫描组件托架，所述超声扫描组件支撑于Z轴拖板，所述扫描组件托架设有用于沿Z轴方向通过超声扫描组件的空间；

X轴摆动组件包括X轴摆动架，Y轴拖件通过Y轴直线轨道设置于X轴摆动架；Y轴摆动组件包括Y轴摆动架，所述X轴摆动组件通过一绕X轴的弧形轨道设置于Y轴摆动架，所述Y轴摆动架通过一绕Y轴的弧形轨道设置于机架。

3.根据权利要求2所述的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，其特征在于：所述X轴组件还包括X轴驱动电机，所述X轴驱动电机通过X轴丝杠副驱动X轴拖件沿X轴直线轨道往复运动；所述Y轴组件还包括Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机通过Y轴丝杠副驱动Y轴拖件沿Y轴直线轨道往复运动；所述Z轴组件还包括Z轴驱动电机，所述Z轴驱动电机通过Z轴丝杠副驱动Z轴拖板沿Z轴直线轨道往复运动；

X轴摆动组件还包括X轴摆动驱动电机，所述X轴摆动驱动电机通过X轴摆动齿轮副驱动X轴摆动架沿绕X轴的弧形轨道往复运动形成绕X轴摆动；Y轴摆动组件还包括Y轴摆动驱动电机，所述Y轴摆动驱动电机通过Y轴摆动齿轮副驱动Y轴摆动架沿绕Y轴的弧形轨道往复运动形成绕Y轴摆动。

4.根据权利要求3所述的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，其特征在于：所述超声探头驱动组件包括探头托架、升降驱动组件和转动驱动组件，探头托架包括升降固定板和升降导向板，所述升降驱动组件包括升降驱动电机和升降板，所述超声探头通过转动驱动组件支撑于升降板，所述升降驱动电机通过升降丝杠副驱动升降板形成升降运动，所述升降固定板固定支撑于Z轴拖板。

5.根据权利要求4所述的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，其特征在于：扫描组件托架包括沿Z轴由下到上并列设置的Z轴固定板和安装板，所述Z轴直线轨道由Z轴固定板和安装板之间设置有至少一个Z轴导向杆形成，所述Z轴拖板以沿Z轴导向杆往复滑动的方式单自由度设置，所述Z轴驱动电机安装于Z轴固定板，所述安装板设有用于超声扫描组件安装及通过的大孔。

6.根据权利要求5所述的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，其特征在于：升降固定板和升降导向板之间设置有至少一个升降导向杆，所述升降板以沿升降导向杆往复滑动的方式单自由度设置，所述升降驱动电机安装于升降固定板，所述升降导向板设有用于导向通过超声探头的导向套；转动驱动组件包括用于驱动超声探头沿自身轴线转动的转动驱动电机，所述超声探头与转动驱动电机驱动连接，所述转动驱动电机安装于升降板。

7.根据权利要求6所述的高强度聚焦超声治疗系统的运动扫描装置，其特征在于：所述X轴直线导轨为并列的两条对称设置于Y轴拖件，所述X轴拖件为与两条X轴直线导轨对应配合的X轴滑块，所述安装板位于两条X轴直线导轨之间固定支撑于X轴滑块；

所述Y轴直线轨道为并列的两条对称设置于X轴摆动架，所述Y轴拖件为通过滑块与两条Y轴直线轨道对应配合的框架结构Y轴拖件；

所述绕X轴的弧形轨道为并列的两条并对称设置于X轴摆动架，所述X轴摆动架为框架结构且与两条绕X轴的弧形轨道对应配合的滑块支撑于Y轴摆动架；所述绕Y轴的弧形轨道为并列的两条并对称设置于机架，所述Y轴摆动架为框架结构且支撑于两条绕Y轴的弧形轨道。