CN106510804A - 超声介入穿刺装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声介入穿刺装置，包括基架，基架上设置有圆环状的固定架，固定架的外壁上呈环状设置有齿形结构，超声介入穿刺装置还包括超声成像机构、穿刺机构以及处理器，超声成像机构为筒状结构，其中心轴线与固定架的中心轴线重合；穿刺机构包括支架，支架上设置有穿刺针具驱动机构、以及第一电机，第一电机驱动一齿轮，齿轮与齿形结构相啮合，支架上设置有一针尖位置，针具位置与中心轴线的相对距离为预设值；处理器与超声成像机构、穿刺针具驱动机构、以及第一电机通信连接。本发明提供的超声介入穿刺装置，实现穿刺针具的定位和位置的自动调节，进而实现穿刺针具的自动控制，从而降低对医生经验的要求。

Description

超声介入穿刺装置

技术领域

本发明涉及医疗设备，具体涉及一种超声介入穿刺装置。

背景技术

超声成像是重要的医学检测手段，超声检测时，超声发生装置向人体发射特定频率的超声声束，人体的器官组织反射超声并被超声接收装置接收，通过反射的回声显现出器官组织的轮廓。超声成像具有多种类型，如灰阶显示和彩色显示、实时成象、超声全息摄影、穿透式超声成像、超声计并机断层圾影、三维成象、体腔内超声成像等等。

穿刺是重要的手术手段，手术时，将一穿刺用针具刺入人体的相应部位，通过穿刺针具抽取相应的检测物，或者向相应的部位注入治疗液，如造影液、血液等等。

现有技术中，超声成像和穿刺经常并列使用，通过超声成像显现人体内部器官构造，通过穿刺针具对检测出的标的组织进行相应的操作，现有技术的不足之处在于，穿刺时需要医生手持穿刺装置进行手动的穿刺操作，穿刺角度、穿刺深度以及穿刺过程中的针具稳定性均需医生主动掌握，如此对医生的判断能力和手术能力提出了较高的要求，大多要求医生具有较为丰富的经验。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声介入穿刺装置，以解决现有技术中穿刺手术需要医生具有较为丰富的经验的不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超声介入穿刺装置，包括基架，所述基架上设置有圆环状的固定架，所述固定架的外壁上呈环状设置有齿形结构，所述超声介入穿刺装置还包括：

超声成像机构，其为筒状结构，其中心轴线与所述固定架的中心轴线重合；

穿刺机构，其包括支架，所述支架上设置有穿刺针具驱动机构、以及第一电机，所述第一电机驱动一齿轮，所述齿轮与所述齿形结构相啮合，所述支架上设置有一针尖位置，所述针具位置与所述中心轴线的相对距离为预设值；

处理器，其与所述超声成像机构、穿刺针具驱动机构、以及第一电机通信连接。

上述的超声介入穿刺装置，所述超声成像机构的外壁设置有至少一个滑动轨道，所述支架通过滑动轮与所述滑动轨道滑动配合，当所述齿轮环绕所述齿形结构转动一圈，所述滑动轮环绕所述滑动轨道转动一圈。

上述的超声介入穿刺装置，所述支架上设置有圆弧状轨道，所述穿刺针具驱动机构通过第二电机驱动以滑动连接于所述圆弧状轨道上，在所述圆弧状轨道上的任意位置，所述穿刺针具驱动机构的针具均与所述圆弧状轨道的某一直径线重合，且所述针具的针尖均位于所述针尖位置。

上述的超声介入穿刺装置，所述支架上还设置有一定位轨道，所述穿刺针具驱动机构通过一套筒滑套于所述定位轨道上，所述定位轨道的圆心也位于所述针尖位置。

上述的超声介入穿刺装置，所述穿刺机构上还设置红外检测装置，所述红外检测装置发射第一红外线和第二红外线，其中针尖位置位于第一红外线上，第二红外线位于所述第一红外线背离所述穿刺针具驱动机构的一侧，所述第一红外线和第二红外线的距离介于1-10mm之间。

上述的超声介入穿刺装置，所述第二红外线的发射部和接收部均通过位置调节机构固定于所述支架上。

上述的超声介入穿刺装置，所述固定架的顶面设置有车道，所述支架上还设置有滚轮，所述滚轮滚动于所述车道中。

上述的超声介入穿刺装置，所述基架上固定有箱体，所述固定架、超声成像机构以及穿刺机构均固定于所述箱体中，所述超声成像机构的探测部分和所述穿刺机构的针尖位置伸出于所述箱体的外侧。

上述的超声介入穿刺装置，所述箱体上的一端为透明材料，所述穿刺机构与所述透明材料相对设置。

上述的超声介入穿刺装置，所述第一电机和第二电机均为步进电机。

在上述技术方案中，本发明提供的超声介入穿刺装置，超声成像机构对人体进行超声成像，将穿刺机构活动连接于基架上并接受第一电机的驱动，从而实现穿刺针具的定位和位置调节，进而实现穿刺针具自动控制，从而降低对医生经验的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超声介入穿刺装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的固定架、超声成像机构以及穿刺机构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的穿刺机构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的超声成像机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的超声介入穿刺装置穿刺操作时的位置示意图。

附图标记说明：

1、基架；2、固定架；2.1、齿形结构；2.2、车道；3、超声成像机构；3.1、滑动轨道；4、穿刺机构；4.1、支架；4.2、穿刺针具驱动机构；4.3、第一电机；4.4、齿轮；4.5、滑动轮；4.6、圆弧状轨道；4.7、定位轨道；4.8、红外检测装置；4.9、滚轮；4.10、第二电机；5、针尖位置；6、针具；7、箱体；8、显示屏；9、肿瘤；10、原点。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-5所示，本发明实施例提供的一种超声介入穿刺装置，包括基架1，基架1上设置有圆环状的固定架2，固定架2的外壁上呈环状设置有齿形结构2.1，超声介入穿刺装置还包括超声成像机构3、穿刺机构4以及处理器，超声成像机构3为筒状结构，其中心轴线与固定架2的中心轴线重合；穿刺机构4包括支架4.1，支架4.1上设置有穿刺针具驱动机构4.2、以及第一电机4.3，第一电机4.3驱动一齿轮4.4，齿轮4.4与齿形结构2.1相啮合，支架4.1上设置有一针尖位置5，针具6位置与中心轴线的相对距离为预设值；处理器与超声成像机构3、穿刺针具驱动机构4.2、以及第一电机4.3通信连接。

具体的，基架1为超声介入穿刺装置的骨架结构，固定架2、超声成像机构3、穿刺机构4以及处理器等组件直接或间接固定于骨架结构上，基架1可以是由硬质的条状结构制造而成，如图1所示，由钢板、钢管焊接组成的三角架状结构，优选的，基架1的底部设置万向轮和锁定装置，万向轮便于超声介入穿刺装置的移动，锁定装置便于手术时的锁定，防止手术时基架1发生移动。超声成像机构3可以直接使用各类现有技术中的超声检测装置，如背景技术中的灰阶显示和彩色显示装置、实时成象装置、超声全息摄影装置、穿透式超声成像装置、超声计并机断层圾影装置、三维成装置象或者体腔内超声成像装置。

本实施例中，固定架2主要作用作为穿刺机构4的活动导向装置，其为圆环状，固定架2外壁的其中一个面(如顶侧面、底侧面、外侧面或者内侧面)上设置有齿形结构2.1，如此固定架2上具有一圆环形的齿形结构2.1。穿刺机构4的主体结构为一支架4.1，支架4.1优选为板状结构或由管材组成的网架结构，支架4.1上连接有穿刺针具驱动机构4.2和第一电机4.3，其中，第一电机4.3驱动一齿轮4.4，该齿轮4.4与圆环状的齿形结构2.1相啮合，第一电机4.3带动齿轮4.4转动，齿轮4.4转动从而在圆环状齿形结构2.1上发生圆周运动，第一电机4.3固定于支架4.1上，从而实现支架4.1沿着固定架2做圆周运动，本实施例中，超声成像机构3固定于圆环状固定架2的中心，穿刺机构4通过第一电机4.3的驱动环绕超声成像机构3作圆周运动。

本实施例中，穿刺针具驱动机构4.2用于驱动穿刺用的针具6，可选的，穿刺针具驱动机构4.2可以直接选用现有技术的相关用具，如自动活检枪，如美国巴德全的各类自动活检枪，又或者日本TSK株式会社的各类自动或半自动活检枪，也可以自主设计穿刺针具驱动机构4.2，穿刺针具驱动机构4.2大多包括一驱动单元和一锁定单元，锁定单元用于夹紧针具6，如一夹具，驱动单元用于驱动锁定单元，驱动单元可以是电机、伸缩缸或者经手工压缩的强力弹簧等等，通过电机、伸缩缸或者释放被压缩的强力弹簧可以迅速推进锁定单元，从而使得锁定单元上锁紧的针具6快速进针刺入人体。

本实施例中，穿刺针具驱动机构4.2在支架4.1上的固定位置由其针尖的最终位置确定，即预先在支架4.1上设置一针尖位置5，穿刺针具驱动机构4.2被固定后其上的针具6的针尖位于针尖位置5处，如图5所示，设置一空间坐标系，超声成像机构3位于空间坐标系的原点10(0，0，0)，针尖位置5位于(-5，0，0)，经超声检测后发现肿瘤9位于(0，-8，0)，直径0.5cm，此时即可直接算出针具6需要的进入角度和进入深度，当针具6本身的角度不合适时，可通过调节基架1的整体位置或者通过调节穿刺机构4的位置实现针具6的准确进入位置，最后当穿刺机构4到位后，自动控制或者手动按动穿刺针具驱动机构4.2的启动键，即可实现针具6的自动刺入。

本实施例中，为了最终实现针具6的自动刺入，设置一处理器，处理器与超声成像机构3、穿刺针具驱动机构4.2、以及第一电机4.3通信连接，即各组件接收处理器的自动控制，还可以设置一控制终端，如显示屏8、键盘和鼠标，控制终端预先存储针尖位置5与超声成像机构3的相对位置数据、以及针具6的角度数据，当检测出相应的组织器官后，根据组织器官的坐标、针具6的角度、针尖位置5的坐标，计算出当前针具6能否刺入标的组织器官，当不能刺入时，通过第一电机4.3驱动穿刺机构4或者提示医生手动移动基架1直至针具6位置合适，针具6就位后，计算出需要进针的深度并控制穿刺针具驱动机构4.2自动进针。上述计算过程均为基础的三维空间坐标系的位置计算，本实施例不赘述具体计算过程。

本实施例中，优选的，第一电机4.3为步进电机，步进电机能够较为精确的控制转动幅度，更优选的，可以为第一电机4.3设置一减速机构，第一电机4.3的输出轴驱动减速机构，减速机构驱动齿轮4.4。通过减速机构实现穿刺机构4转动幅度的更精确控制。

本实施例中，超声成像机构3与穿刺机构4的重量可以由基架1承担，也可以固定架2固定连接于基架1上，这两个机构的重量由固定架2承担，如超声成像机构3通过固定杆固定于基架1上，固定杆位于圆环状固定架2的中心部位，穿刺机构4再通过一额外的滑动装置挂接于基架1或者固定架2上。

本发明实施例提供的超声介入穿刺装置，超声成像机构3对人体进行超声成像，将穿刺机构4活动连接于基架1上并接受第一电机4.3的驱动，从而实现穿刺针具6的定位和位置调节，进而实现穿刺针具6自动控制，从而降低对医生经验的要求。

本实施例中，优选的，超声成像机构3的外壁设置有至少一个滑动轨道3.1，如并列设置两个，支架4.1通过滑动轮4.5与滑动轨道3.1滑动配合，当齿轮4.4环绕齿形结构2.1转动一圈，滑动轮4.5同步的环绕滑动轨道3.1转动一圈，即穿刺机构4与超声成像机构3通过滑动轮4.5和滑动轨道3.1直接连接，穿刺机构4发生圆周运动的过程即为滑动轮4.5在滑动轨道3.1上的滑动过程，如此设置具有两个优点，一是让超声成像机构3承担穿刺机构4的部分重量，二是为穿刺机构4的运动提供一径向限定力，使得其运动更为规律，防止其偏移运动轨道。

本实施例中，进一步的，支架4.1上设置有圆弧状轨道4.6，穿刺针具驱动机构4.2通过第二电机4.10驱动以滑动连接于圆弧状轨道4.6上，在圆弧状轨道4.6上的任意位置，穿刺针具驱动机构4.2的针具6均位于圆弧状轨道4.6的某一直径线重合，且针具6的针尖均位于针尖位置5，具体结构上，让圆弧状轨道4.6的圆心与针尖位置5相重合，且针具6的走向与该圆弧状轨道4.6的半径相重合即可，如此，无论穿刺针具驱动机构4.2无论在该圆环状轨道上如何转动，其针尖的位置始终不变，即位于针尖位置5，如此设置，一方面使得针具6的角度实现了自动调节，另一方面还不用移动针尖的位置，使得处理器的计算极为方便。本实施例中，可在圆弧状轨道4.6上设置齿状结构，第二电机4.10固定于穿刺针具驱动机构4.2上，第二电机4.10驱动第二齿轮4.4，第二齿轮4.4与齿状机构相啮合，如此通过第二电机4.10的驱动，实现穿刺针具驱动机构4.2在圆弧状轨道4.6上自动运行，从而带动针具6的角度转动。优选的，第二电机4.10和第一电机4.3一样为步进电机，如此能够较为精确的控制针具6的转动角度，通过上述设置，当针具6的角度使得其并不能刺入标的组织时，处理器可直接控制第二电机4.10，从而控制针具6先转动到合适角度再进行穿刺操作。如此通过第一电机4.3实现针具6的位置调节，通过第二电机4.10实现针具6的角度调节，从而实现了针具6的全自动调节，无需手动进行任何调节。

本实施例中，进一步的，支架4.1上还设置有一定位轨道4.7，穿刺针具驱动机构4.2通过一套筒滑套于定位轨道4.7上，定位轨道4.7的圆心同样与针尖位置5重合，即在支架4.1上并排设置两个轨道，穿刺针具驱动机构4.2同时运动于两个轨道上。定位轨道4.7用于额外为穿刺针具驱动机构4.2提供一导向力，防止穿刺针具驱动机构4.2因为自重而发生位置偏斜，进而影响针具6的位置精度。

本实施例中，更进一步的，穿刺机构4上还设置红外检测装置4.8，红外检测装置4.8发射第一红外线和第二红外线，其中针尖位置5位于第一红外线上，第二红外线位于第一红外线背离穿刺针具驱动机构4.2的一侧，第一红外线和第二红外线的距离介于1-10mm之间，红外检测装置4.8包括并列设置的两个红外线的发射部和两个红外线的接收部，分别用于发射和接收第一红外线和第二红外线，红外检测装置4.8用于检测针具6的针尖是否位于针尖位置5，手术前，当第一红外线和第二红外线均未检测到针具6，那么说明针具6的针尖没有位于针尖位置5，需要进行相应的调节，而当第一红外线和第二红外线均同时检测到针具6，那么说明针具6伸的过长，已经超过针尖位置5，只有第一红外线检测到针具6，而第二红外线未检测到针具6，此时针具6恰好位于针尖位置5。第一红外线和第二红外线的距离根据实际需要确定，如对于尺寸较大的组织，针具6允许偏离误差较大，此时两个红外线的距离可设置的较大，而标的组织尺寸较小则相反。

本实施例中，再进一步的，第二红外线的发射部和接收部均通过位置调节机构固定于支架4.1上，如发射部和接收部连接于一螺钉上，通过转动螺钉即可实现发射部和接收部的位置调节，从而调节第二红外线和第一红外线的距离。

本实施例中，优选的，固定架2的顶面设置有车道2.2，支架4.1上还设置有滚轮4.9，滚轮4.9滚动于车道2.2中，即支架4.1一方面通过齿轮4.4与固定架2相连，另一方面又通过滚轮4.9挂接于固定架2上，如此一方面实现双重限位，另一方面也让固定架2承担一部分支架4.1的重量。本实施例中，当车道2.2和超声成像机构3的滑动轨道3.1同时使用时，可以放宽适当放宽车道2.2的尺寸，使得其大于滚轮4.9，从而防止由于多重限位导致运动时出现的干涉和卡滞现象，留出设计余量。

本实施例中，进一步的，基架1上固定有箱体7，固定架2、超声成像机构3以及穿刺机构4均固定于箱体7中，超声成像机构3的探测部分和穿刺机构4的针尖位置5伸出于箱体7的外侧，箱体7一方面使得装置的整体外观较为平坦，另一方面也防止各机构遭到外界的其它干扰。

本实施例中，更进一步的，箱体7上的一端为透明材料，穿刺机构4与透明材料相对设置，通过透明材料观察针具6的运行情况，防止手术中的意外因素。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种超声介入穿刺装置，包括基架，其特征在于，所述基架上设置有圆环状的固定架，所述固定架的外壁上呈圆环状设置有齿形结构，所述超声介入穿刺装置还包括：

超声成像机构，其为筒状结构，其中心轴线与所述固定架的中心轴线重合；

穿刺机构，其包括支架，所述支架上设置有穿刺针具驱动机构、以及第一电机，所述第一电机驱动一齿轮，所述齿轮与所述齿形结构相啮合，所述支架上设置有一针尖位置，所述针具位置与所述中心轴线的相对距离为预设值；

处理器，其与所述超声成像机构、穿刺针具驱动机构、以及第一电机通信连接。

2.根据权利要求1所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述超声成像机构的外壁设置有至少一个滑动轨道，所述支架通过滑动轮与所述滑动轨道滑动配合，当所述齿轮环绕所述齿形结构转动一圈，所述滑动轮环绕所述滑动轨道转动一圈。

3.根据权利要求1所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述支架上设置有圆弧状轨道，所述穿刺针具驱动机构通过第二电机驱动以滑动连接于所述圆弧状轨道上，在所述圆弧状轨道上的任意位置，所述穿刺针具驱动机构的针具均与所述圆弧状轨道的某一直径线重合，且所述针具的针尖均位于所述针尖位置。

4.根据权利要求3所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述支架上还设置有定位轨道，所述穿刺针具驱动机构通过一套筒滑套于所述定位轨道上，所述定位轨道的圆心也位于所述针尖位置。

5.根据权利要求3所述的穿刺装置，其特征在于，所述穿刺机构上还设置红外检测装置，所述红外检测装置发射第一红外线和第二红外线，其中针尖位置位于第一红外线上，第二红外线位于所述第一红外线背离所述穿刺针具驱动机构的一侧，所述第一红外线和第二红外线的距离介于1-10mm之间。

6.根据权利要求5所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述第二红外线的发射部和接收部均通过位置调节机构固定于所述支架上。

7.根据权利要求1所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述固定架的顶面设置有车道，所述支架上还设置有滚轮，所述滚轮滚动于所述车道中。

8.根据权利要求1所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述基架上固定有箱体，所述固定架、超声成像机构以及穿刺机构均固定于所述箱体中，所述超声成像机构的探测部分和所述穿刺机构的针尖位置位于所述箱体的外侧。

9.根据权利要求1所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述箱体上的一端为透明材料，所述穿刺机构与所述透明材料相对设置。

10.根据权利要求3所述的超声介入穿刺装置，其特征在于，所述第一电机和第二电机均为步进电机。