CN109310482B - 其中配备有线激光器的末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种其中配备有线激光器的末端执行器,包括:主体,形成为所述末端执行器的主要部分;支撑部分,安装在所述主体中,并且支撑用于引导针的针引导装置;线激光器部分,安装在所述支撑部分的一侧和另一侧,并且发射线激光束以在患者的病灶处标记穿刺点,所述穿刺点用于插入所述针;以及引导部分,用于引导照射自所述线激光器部分的所述线激光束,以使得所述线激光束交叉,其中,所述线激光器部分通过所述引导部分照射线激光束,以在距离所述针引导装置预定距离处标记所述穿刺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种配备有线激光器的末端执行器,用于根据诸如CT(电子计算机断层扫描)的图像信息将针插入患者的病灶中进行活体检查和治疗的介入手术。
背景技术
通常,通过将医疗器械插入身体,且同时使用成像设备和适用于所有内科和外科手术的医疗技术手段(诸如活体检查、扩张、药物注射等)来观察人体内部而进行介入手术。
有一种使用针作为医疗工具的穿刺型介入手术。穿刺型介入手术是通过将针插入人体内部来进行的,不仅在胸部、腹部和各种病变器官的组织活检区域以及在病变部位的高频治疗、酒精治疗、冷冻治疗、局部放射治疗中使用,而且还在病灶的手术入路方法中装入各种支架和插管时使用。它用于大多数的介入手术中。
穿刺型介入手术是通过将医用针穿过皮肤直接插入想要检查的部位或想要治疗的病灶并观察通过放射学上所使用的成像设备(诸如CT(计算机断层扫描)、MRI(核磁共振))捕获的图像来进行检查或治疗的。
如在大韩民国专利出版物No.10-2014-0056772(2012年10月13日)中所公开,近来使用的是操作者操纵用于穿刺型介入手术的机器人的作业部分的方法。
末端执行器(穿刺装置)连接在这种介入手术机器人上,并且在进行介入手术之前,将针安装在末端执行器的远端。
传统地,由金属材料制成的标记装置(诸如激光器)不能通过末端执行器的针插入装置部分被安装在用于射线可透性的末端执行器中。因此,存在的问题是,操作者必须在手术前预测针插入点的位置并进行麻醉或切开,并且在手术期间不容易观察到针是否准确地插入到切开区域中。
发明内容
技术课题
本发明是为了解决上述问题并提供一种配备有线激光器的末端执行器,该末端执行器即使倾斜一定角度也能够标记穿刺点并保持射线可透性。
课题解决手段
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,配备有线激光器的末端执行器包括:主体,形成为所述末端执行器的主要部分;支撑部分,安装在所述主体中,并且支撑用于引导针的针引导装置;线激光器部分,安装在所述支撑部分的一侧和另一侧,并且发射线激光束以在患者的病灶处标记穿刺点,所述针插入所述穿刺点;以及引导部分,用于引导所述线激光束,以使得照射自所述线激光器部分的所述线激光束交叉,其中,所述线激光器部分通过所述引导部分照射所述线激光束,以在距离所述针引导装置预定距离处标记所述穿刺点。
在此处,所述线激光器部分可以包括安装在所述支撑部分的所述一侧的第一线激光装置和安装在所述支撑部分的所述另一侧的第二线激光装置,并且,所述引导部分形成为穿过所述主体并且包括第一引导孔和与所述第一引导孔分开形成的第二引导孔,来自所述第一线激光装置的所述线激光束穿过所述第一引导孔,来自所述第二线激光装置的所述线激光束穿过所述第二引导孔,其中,所述第一引导孔和所述第二引导孔形成于所述主体中,以使得所述第一引导孔和所述第二引导孔之间的间隔距离在从所述支撑部分到所述针引导装置的向前方向上减小,并由此使得从所述第一线激光装置和所述第二线激光装置分别照射的所述线激光束交叉。
另外,所述第一线激光装置和所述第二线激光装置与所述支撑部分联接,以关于所述针引导装置对称,并且所述第一激光装置可以与所述支撑部分联接,以能够在第一方向上从所述支撑部分的所述一侧移动到所述另一侧,并且,所述第二激光装置可以与所述支撑部分联接,以能够在与所述第一方向相反的第二方向上移动。
此外,所述第一线激光装置和所述第二线激光装置可以与所述支撑部分联接,以能够在所述向前方向或顶侧方向中的至少一者上移动,所述顶侧方向与所述线激光束被照射出的底侧方向相反。
优选地,在配备有线激光器的末端执行器中,所述线激光器部分可以安装在所述支撑部分中且不干扰CT(计算机断层扫描),所述CT为从所述末端执行器的顶侧向底侧方向拍摄所述针的尖端的成像设备。
此外,所述穿刺点可以是所述第一激光装置和所述第二激光装置照射的所述线激光束在所述针引导装置下方交叉的第一交叉点。
发明效果
根据本发明,即使末端执行器倾斜一定角度,金属材料也不会引起拍摄CT的伪影,并且穿刺点可以被标记,以使得操作者可以方便地进行麻醉或切开。
附图说明
图1是根据本发明的配备有线激光器的末端执行器的立体示意图;
图2是根据本发明的配备有线激光器的末端执行器的立体分解示意图;
图3是用于说明根据本发明的末端执行器的线激光器部分的俯视示意图;
图4是用于说明根据本发明的配备有线激光器的末端执行器的引导部分的仰视示意图;
图5至图7是操作状态示意图,用于说明即使配备有线激光器的末端执行器倾斜一定角度,根据本发明的线激光器部分也不会干扰计算机断层扫描;
图8是用于说明根据本发明的配备有线激光器的末端执行器标记穿刺点的正视示意图。
具体实施方式
在本说明书中,需要注意的是,即使在其他附图中示出,相同的附图标记也用于表示相同的部件。
同时,本发明中所描述的术语的含义应理解如下:
除非文中有明显不同的定义,否则,单数表达方式应被理解为包括复数表达方式,并且如“第一”、“第二”之类的术语用于将一个元素与其它元素区分开来,使得权利的范围不受这些术语限制。
应理解的是,“包括”或“具有”等术语并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、部件、组件或其组合的存在或其他可能性。
应理解的是,术语“至少一个”包括可以从一个项目或多个相关项目所得出的所有可能的组合。例如,“第一项目,第二项目和第三项目中的至少一个”是指可以由第一项目、第二项目和第三项目中的两个或更多个提供的所有项目的组合以及第一项目、第二项目或第三项目。
在下文中,将参考附图详细描述根据本发明的配备有线激光器的末端执行器。
图1是根据本发明的配备有线激光器的末端执行器的立体示意图,图2是根据本发明的配备有所述线激光器的所述末端执行器的立体分解示意图,图3是用于说明根据本发明的所述末端执行器的所述线激光器部分的俯视示意图,图4是用于说明根据本发明的配备有所述线激光器的所述末端执行器的引导部分的仰视示意图,图5至图7是操作状态示意图,用于说明即使配备有所述线激光器的所述末端执行器倾斜一定角度,根据本发明的所述线激光器部分也不会干扰计算机断层扫描,以及图8是用于说明根据本发明的配备有所述线激光器的所述末端执行器标记穿刺点的主视示意图。
参考图1至图8,根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1用于在介入手术针插入患者病灶时利用线激光束标记穿刺点。特别地,根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1即使倾斜一定角度也可以在不干扰计算机断层扫描(CT)的情况下标记穿刺点。
为此,根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1主要包括主体2、支撑部分3、线激光器部分4、引导部分5。
根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1可以与包括多个关节的机器人联接。末端执行器1保持介入手术针(下文称为“针”)并将针插入患者病灶中,在此标记穿刺点。用于计算机体层摄影的成像设备(诸如CT(计算机断层扫描))可以安装在末端执行器1的正向(FD如图5中所示)。尽管未示出,但CT在从顶侧方向(TD,图5中所示)到底侧方向(BD,图5中所示)的视图中获取针10的尖端的图像。CT拍摄线(CTL,图5中所示)可以与患者的病灶正交,本发明中对此不作限制。
在下文中,将参考附图详细描述主体2、支撑部分3,线激光器部分4和引导部分5。
参考图1至图8,主体2形成末端执行器1的主要部分。主体2包围支撑部分3、线激光器部分4和用于保持针10并将针10插入的驱动部分。主体2可以阻挡诸如灰尘等的杂质渗透到支撑部分3、线激光器部分4和驱动部分中。主体2可以由中空的六面体整体形成。但是不限于此,只要支撑部分3、线激光部分4和驱动部分等可以安装在主体2中,主体2可以形成为其他形状。
用于支撑针10的针引导装置20可以凸出到主体2的外侧。针引导装置20可以联接到支撑部3,以使得针引导装置20沿X轴(如图1中所示)定位在主体2的前端。针引导装置20可以在主体2的前端定位在主体2的一侧和另一侧之间的中间位置。在此,主体2的一侧表示主体2关于针引导装置20的右侧。主体2的另一侧是指主体2关于针引导装置20的左侧。即,主体2的一侧和另一侧均位于垂直于X轴的Y轴方向(如图1中所示)上,并且可以关于X轴对称。针引导装置20可以在主体2的前端的中心引导针10。
主体2可以与多关节机器人联接。主体2可以随着多关节机器人的关节移动而移动。因此,主体2可以倾斜,以使得针引导装置20位于低于主体2的底侧的位置。在此,顶侧和底侧是指沿Z轴的向上方向和向下方向(如图1中所示)。例如,假设主体2未倾斜的水平状态是0°,主体2可以从水平状态倾斜+10°。在这种情况下,针10的端部可以沿朝向主体2内侧的方向倾斜。主体2可以倾斜,以使得针引导装置20位于高于主体2的底侧的位置。例如,针10的端部可以从水平状态倾斜-10°。在这种情况下,针10的端部可以沿朝向主体2外侧的方向倾斜。主体2可以位于水平状态,以使得针引导装置20不倾斜。在这种情况下,针10可以定位为垂直于水平面而不倾斜。在这种情况下,针10可以与CT拍摄线(CTL,图5中所示)重叠。
支撑部分3安装在主体2内。支撑部分3具有大致为矩形的平面形状,并通过诸如过盈配合、螺纹连接或粘接的方式与主体2联接。用于引导针10的针引导装置20与支撑部分3联接。因此,基于主体2的支撑部分3支撑针引导装置20。此外,用于将线激光器部分4和针10插入的驱动部分(未示出)可以与支撑部分3联接。线激光器部分4的第一线激光装置41和第二线激光装置42可以分别与支撑部分3的一侧31和另一侧32可移动地联接。支撑部分3的一侧31可以位于主体2的右侧。支撑部分3的另一侧32可以位于主体2的左侧。因此,针引导装置20可以位于支撑部分3的一侧31和另一侧32之间。例如,针引导装置20可以联接为定位在支撑部分3的一侧31和另一侧32之间的中心点处。此外,针引导装置20可以与支撑部分3联接,以从主体2的前端凸出。因此,针引导装置20可以在末端执行器1的前端引导针10。
线激光器部4照射线激光束,以在针10插入患者病灶上的位置标记穿刺点。由于患者的病灶位于末端执行器1的下方,因此线激光器部分4可朝向底侧方向(BD,图5中所示)照射线激光束。在CT安装在末端执行器1的向前方向(FD)的状态下,线激光器部分4可以安装在支撑部分4中而不干扰CT沿底侧方向(BD)拍摄针的尖端。关于CT拍摄的干扰,是由于线激光器部分4由金属材料制成,因此不能十分精确地拍摄患者的病灶和针的尖端。线激光器部分4可以安装在支撑部分3中,以使得即使末端执行器1被多关节机器人倾斜±10°也不会干扰CT拍摄线(CTL)。
线激光器部分4可以包括分别安装在支撑部分3的一侧31和另一侧32上的第一线激光装置41和第二线激光装置42。第一线激光装置41和第二线激光装置42可以与支撑部分的一侧31和另一侧32联接以关于针引导装置20对称。因此,第一线激光装置41和第二线激光装置42可以在Y轴上共线。因此,来自第一线激光装置41的线激光束和来自第二线激光装置42的线激光束可以分别从同一条直线上彼此隔开的位置照射出。
第一线激光装置41可以与支撑部分3连接,以便在第一方向(D1,图3中所示)上能够从支撑部分3的一侧31移动到支撑部分3的另一侧32。第二线激光装置42可以与支撑部分3联接,以便能够在与第一方向D1相反的第二方向(D2,图3中所示)上移动。第一线激光装置41不能沿第二方向D2移动。这是因为末端执行器1的尺寸增大了。出于同样的原因,第二线激光装置42不能沿第一方向(D1)移动。第一线激光装置41可以在沿第一方向D1移动之后沿第二方向D2移动,并且第二线激光装置42可以在沿第二方向D2移动之后沿第一方向D1移动。例如,第一线激光装置41可以在第一方向D1上移动小于0.5mm。由于驱动部分安装在这里,因此第一线激光装置41移动不能超过0.5mm。第二线激光装置42可以在第二方向D2上移动小于0.8mm。由于驱动部分安装在这里,第二线激光装置42移动不能超过0.8mm。当第一线激光装置41沿第一方向D1移动并且第二线激光装置42沿第二方向D2移动时,第一线激光装置41和第二线激光器装置42之间间隔的距离(DT2,图4中所示)可以减小。在这种情况下,穿过引导部分5照射的线激光束的交叉点形成为低于第一线激光装置41和第二线激光装置42不移动情况下的交叉点。也就是说,穿刺点可以形成得更低。因此,由于第一线激光装置41和第二线激光装置42可移动地安装,根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1可以容易地调节针引导装置20和穿刺点之间所间隔的距离(DT1,图8中所示)。第一线激光装置41和第二线激光装置42可以通过使用液压缸或气压缸的气缸类型的装置,使用电机、齿条传动、行星齿轮的齿轮类型的装置,使用电机和滚珠丝杠的滚珠丝杠类型,使用电机、皮带轮和皮带的皮带类型的装置,或使用线圈和永磁体的直线电机类型的装置,在支撑部分3中移动。第一线激光装置41和第二线激光装置42可以由操作者移动。
第一线激光装置41和线激光装置42可以与支撑部分3联接,以能够在向前方向(FD,图3中所示)和与线激光束被照出的底侧方向BD相反的顶侧方向TD中的至少一个方向上移动。由于将第一线激光装置41和第二线激光装置42在向前方向FD和顶侧方向TD上移动是类似的,因此将在这里说明它们沿任何一个方向的移动。
第一线激光装置41可以在向前方向FD上移动。例如,第一线激光装置41可以在向前方向FD上移动小于4.8mm。因为如果第一线激光装置41移动超过4.8mm,则可能干扰CT拍摄线CTL。
当第一线激光装置41在向前方向FD上移动时,穿过引导部分5的线激光束的照射范围可以在主体2的内侧方向上变窄。由于安装在主体2中的部件,第一线激光装置41不能在与向前方向FD相反的向后方向上移动。因此,第一线激光装置41可以在沿向前方向FD移动时沿向后方向移动。
第一线激光装置41可以沿顶侧方向TD移动。例如,第一线激光装置41可以沿顶侧方向TD移动小于3.6mm。当第一线激光装置41移动超过3.6mm时,由于线激光束干涉安装在主体2中的驱动部分并且没有照射到主体2的外部,穿刺点可能不会被标记。当第一线激光装置41沿顶侧方向TD移动时,穿过引导部分5照射的线激光束可以在主体2的内侧方向上变窄。在根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1中,当线激光束的照射范围如上所述地变窄时,穿刺点可以被标记为低于移动第一线激光装置41之前的穿刺点。因此,通过在第一方向D1、第二方向D2、向前方向FD或顶侧方向TD中的至少一个方向上移动线激光器部分4,根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1可以容易地调整穿刺点的标记位置。
引导部分5可以引导线激光束以与从线激光器部分4照射的线激光束交叉。引导部分5形成为穿过主体2的底侧,以使得来自安装在主体2中的线激光器部分4的线激光束沿主体2的底侧方向BD照射。引导部分5可以根据穿过主体2的形状差异化地引导线激光束。引导部分5可以包括第一引导孔51和第二引导孔52。
第一引导孔51可以形成为穿过主体2,以位于安装有第一线激光装置41的支撑部分3的一侧31的下方。因此,来自第一线激光装置41的线激光束可以穿过第一引导孔51沿底侧方向BD照射。来自第一线激光装置41的线激光束干涉主体2,以使其除了第一引导孔51之外不能照射到主体2外侧。第一引导孔51可以形成为穿过主体2的形的平面截面形状,以使得主体2下方的线激光束可以以二维形态照射。因此,主体2下方的线激光束可以照射为使得照射范围以形状逐渐变宽。在第一引导孔51被固定的状态下,当第一线激光装置41向第一方向D1、向前方向FD和顶侧方向TD移动时,照射到主体2外侧的线激光束可以移动。在这种情况下,其与来自第二线激光装置42的线激光束交叉的交叉点可以在与移动前不同的位置处形成。
第二引导孔52可以形成在与第一引导孔51间隔开的位置。第二引导孔52可以形成为穿过主体2,以位于安装有第二线激光装置42的支撑部分3的另一侧32的下方。因此,来自第二线激光装置42的线激光束可以穿过第二引导孔52沿底侧方向BD照射。来自第二线激光装置42的线激光束干涉主体2,以使得其除了第二引导孔52之外不能照射到主体2的外侧。第二引导孔52可以形成为穿过主体2的形的平面截面形状,以使得主体2下方的线激光束可以以二维形态照射。因此,主体2下方的线激光束可以照射为使得照射范围以形状逐渐变宽。在第二引导孔52被固定的状态下,当第二线激光装置42向第二方向D2、向前方向FD和顶侧方向TD移动时,照射到主体2外侧的线激光束可以移动。在这种情况下,其与来自第一线激光装置41的线激光束交叉的交叉点可以在与移动前不同的位置处形成。
第一引导孔51和第二引导孔52可以形成在主体2中,以使得其沿向前方向FD移动得越多,间隔距离DT2减小得越多。因此,由第一线激光装置51和第二线激光装置52分别照射的线激光束可以彼此交叉。例如,在从顶侧方向(TD)到底侧方向(BD)的视图中,第一引导孔51可以以'\'形的平面截面形状形成在主体2中,第二引导孔52可以以'/'的平面截面形状形成在主体2中。因此,由第一线激光装置51和第二线激光装置52分别照射的线激光束可以在针引导装置20下方以'X'的'∧'的形状交叉。如果第一引导孔51形成为形的平面截面形状并且第二引导孔52形成为 的平面截面形状,则由第一线激光装置51和第二线激光装置52分别照射的线激光束不能相互交叉。另外,即使第一引导孔51形成为'/'形的平面截面形状并且第二引导孔52形成为'\'形的平面截面形状,由第一线激光装置51和第二线激光装置52分别照射的线激光束不能交叉。因此,根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1可以通过形成'\'形状的第一引导孔51和形成为'/'形状的第二导向孔52,使针引导装置20下方的线激光束交叉,以标记穿刺点。
穿刺点可以是第一交叉点(FCP,图8中所示),其是由第一线激光装置51和第二线激光装置52分别照射的线激光束在针引导装置20下方的交叉点。在这种情况下,穿刺点可以在距离针引导装置20预定距离DT1处标记。例如,该距离可以是21mm并且可以由操作者预设。尽管未示出,但是由第一线激光装置51和第二线激光装置52分别照射的线激光束在预定距离内没有交叉,因此穿刺点没有被标记。当超过预定距离时,分别由第一线激光装置51和第二线激光装置52照射的线激光束以‘X’的形状交叉。因此,在根据本发明的配备有线激光器的末端执行器1中,线激光器部分4和引导部分5布置成使得穿刺点形成于距离针引导装置20比预定距离远的位置处,因此操作者不仅可以方便地进行麻醉或切开,还可以提高介入手术成功的可能性和提高患者的满意度。插入穿刺点的针10可以沿着线激光束交叉的交叉线(CL,图8中所示)深深地插入患者的病灶中。
以上描述的本发明不限于上述实施例和附图,但是对于本领域技术人员而言显而易见的是,在不脱离本发明的技术构思的情况下可以进行多种修改,替换和变更。
Claims (7)
1.一种配备有线激光器的末端执行器,包括:
主体,形成为所述末端执行器的主要部分;
针引导装置,用于引导针,并定位在所述主体的前端;
支撑部分,安装在所述主体内,并且支撑所述针引导装置;
线激光器部分,安装在所述主体内,并且配置为发射彼此交叉的第一线激光束和第二线激光束,并在患者的病灶处标记穿刺点,所述针插入该穿刺点;以及
引导部分,形成在所述主体的底侧,以用于引导来自安装在所述主体中的所述线激光器部分的所述第一线激光束和所述第二线激光束,
其中,所述线激光器部分包括安装在所述支撑部分的一侧的所述主体内且配置为发射所述第一线激光束的第一线激光装置,以及安装在所述支撑部分的另一侧的所述主体内且配置为发射所述第二线激光束的第二线激光装置,
其中,所述第一线激光装置和所述第二线激光装置可移动地安装,以在距离所述针引导装置的可调整的预定距离处标记所述穿刺点。
2.根据权利要求1所述的配备有线激光器的末端执行器,其特征在于,
所述引导部分包括第一引导孔和与所述第一引导孔分开形成的第二引导孔,来自所述第一线激光装置的所述第一线激光束穿过所述第一引导孔,来自所述第二线激光装置的所述第二线激光束穿过所述第二引导孔,
所述第一引导孔和所述第二引导孔形成于所述主体的所述底侧中,以使得所述第一引导孔和所述第二引导孔之间的间隔距离,在从所述支撑部分到所述针引导装置的向前方向上减小,并由此所述第一线激光束和所述第二线激光束在低于所述针引导装置的点彼此交叉。
3.根据权利要求1所述的配备有线激光器的末端执行器,其特征在于,
所述第一线激光装置和所述第二线激光装置与所述支撑部分联接以关于所述针引导装置对称。
4.根据权利要求1所述的配备有线激光器的末端执行器,其特征在于,
所述第一线激光装置与所述支撑部分联接,以能够在第一方向上从所述支撑部分的所述一侧移动到所述另一侧,
所述第二线激光装置与所述支撑部分联接,以能够在与所述第一方向相反的第二方向上移动,
并且所述穿刺点与所述针引导装置之间的距离根据所述第一线激光装置和所述第二线激光装置中至少一者的移动来调整。
5.根据权利要求1所述的配备有线激光器的末端执行器,其特征在于,
所述第一线激光装置和所述第二线激光装置与所述支撑部分联接,以能够在向前方向或顶侧方向中的至少一者上移动,所述顶侧方向与所述线激光束被照射出的底侧方向相反;以及
所述穿刺点与所述针引导装置之间的距离根据所述第一线激光装置和所述第二线激光装置中至少一者的移动来调整。
6.根据权利要求1所述的配备有线激光器的末端执行器,其特征在于,
安装在定位于所述主体内的所述支撑部分上的所述线激光器部分不干扰CT(计算机断层扫描)拍摄线,CT从所述末端执行器的顶侧向底侧方向拍摄所述针的尖端,即使所述主体相对于CT拍摄线在一定角度内倾斜。
7.根据权利要求1所述的配备有线激光器的末端执行器,其特征在于,
所述穿刺点是所述第一线激光装置和所述第二线激光装置照射的所述第一线激光束和所述第二线激光束在所述针引导装置下方交叉的第一交叉点。
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