CN110353777A - Mri下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,属于医用器械领域。由定位模块、穿刺模块、回转模块及乳腺组织固定模块构成。定位模块可以调整活检机构的位置,穿刺模块可以实现对乳腺组织的穿刺,回转模块可以使穿刺模块围绕一个乳腺组织360°的旋转,并可以调整活检枪的俯仰角,乳腺组织固定模块可以稳定乳腺组织。本发明能够帮助医生在有限空间的核磁仪内完成乳腺介入手术,减少医生的工作强度,提高手术精准度及手术成功率。
Description
技术领域
本发明公开用于MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,涉及医疗器械领域,特别应用于核磁环境下乳腺介入手术中。
背景技术
目前,乳腺介入手术一般由医生手动操作,整个过程耗时耗力,医生疲劳度高,患者感到痛苦。乳腺介入机器人可以帮助医生完成手术,机器人具有定位精度高,而且不会因为患者身体动作或医生手的抖动而影响手术准确性等优点,且核磁共振成像对软组织有良好的分辨率。
申请公布号CN 103876786 A公布了与核磁共振兼容的乳腺介入机器人,定位模块主要由丝杆螺母带动运动,电机放置在核磁共振仪外,机器人整体由电机驱动软轴从而实现各模块运动,但机器人运动的整个过程会有能量损失,误差大且不易控制。
申请公布号CN 105852975 A公布了一种核磁兼容的乳腺介入手术装置,定位模块主要由剪叉机构组成,通过旋转螺纹丝杠带动剪叉机构升降到垂直方向合适位置,但由于剪叉机构本身精度低,装置整体也由放置在核磁仪外部的电机驱动,所以装置整体定位精度低。
申请公布号CN103876786A 公布了与核磁共振兼容的乳腺介入机器人,定位模块由三个丝杆螺母驱动的直线滑台组成,驱动模块由电机、传动软轴及联轴器组成从而实现远程驱动机器人,传动复杂、误差大且不易控制。
申请公布号CN104147689A公布了核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构,包括上旋转台、下旋转台以及连接上下旋转台的支撑柱,上下旋转台之间设置有升降丝杠,升降丝杆上设有针刺注射模块,并通过电机转动带动弹簧压缩、释放,实现针芯推送药物粒子,丝传动的驱动方式虽减轻金属在核磁仪内成像造成的伪影,但传动丝易变形且易缠绕,不能有效的完成传动需求。
申请公布号CN205307010U公布了一种在核磁环境下手术的乳腺介入机构,包括空间调整模块、活检针调整模块、扎针模块。但在完成介入手术的过程中,横向导轨的上层活动支架在导轨上的移动转换成圆筒在竖直平面内以下层导轨为基点的转动这一过程运动损失量大,造成运动精度不高,误差大。
申请公布号CN104825231A公布了一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法,在此发明中,第一驱动机构驱动第一传动机构,从而带动第一丝杆转动,再带动第一移动平台沿着Z轴方向移动,此过程传动复杂,不易控制。
申请公布号US6889073B2公布了MRI环境下乳腺活检及治疗系统,MRI活检装置包括用于成像双侧乳房的射频接收线圈,线圈在前面和侧面打开,以便患者在扫描仪内时提供进入乳房的通道,同时装置支撑柱安装在一个可旋转齿轮上,旋转齿轮由第二齿轮驱动旋转,第二齿轮通过传动轴旋转,传动过程复杂,过程能量损失大。
因此,改变驱动方式,用液压驱动替代电机驱动,缩短传动链,提高机器人的定位精度是非常必要的,设计一款液压驱动的核磁兼容回转式乳腺介入机器人,使其可以在核磁环境下使用,能够完成乳腺活检手术,并有效提高手术精度、效率和安全性。
发明内容
针对上述问题,本发明要解决的问题是提供MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,能够帮助医生在有限空间的核磁仪内完成乳腺介入手术,减少医生的工作强度,提高手术精准度及手术成功率。
本发明的MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,它包括定位模块、穿刺模块、回转模块和乳腺组织固定模块,其特征在于:所述的定位模块包括X轴液压缸、Y轴液压缸、X轴连接支架、Y轴连接支架;所述的穿刺模块包括穿刺液压缸、活检枪、方形穿刺连接支架;所述的回转模块包括回转液压缸、俯仰机构及圆形回转连接支架;所述的X轴液压缸包括X轴液压缸缸体、X轴液压缸杆体、X轴承重杆I、X轴承重杆II、X轴型材、X轴前端盖、X轴中端盖及X轴后端盖,X轴承重杆I两端外部均有距端头10mm的螺纹线,X轴承重杆II一端内部有距端头10mm的螺纹线,另一端外部有距端头10mm的螺纹线,X轴承重杆I的一端旋进X轴承重杆II内部有螺纹线的一端,使X轴承重杆I与X轴承重杆II连接;所述的Y轴液压缸包括Y轴液压缸缸体、Y轴液压缸杆体、Y轴承重杆I、Y轴承重杆II、Y轴型材、Y轴前端盖、Y轴中端盖及Y轴后端盖,Y轴承重杆I两端外部均有距端头6mm的螺纹线,Y轴承重杆II一端内部有距端头6mm的螺纹线,另一端外部有距端头6mm的螺纹线,Y轴承重杆I的一端旋进Y轴承重杆II内部有螺纹线的一端,使Y轴承重杆I与Y轴承重杆II连接;所述的X轴连接支架包括两个X轴定位孔、两个X轴连接孔及两个X轴固定孔;所述的Y轴连接支架包括六个Y轴定位孔I、六个Y轴定位孔II,两个Y轴连接孔及两个Y轴固定孔,其中Y轴定位孔I沿Y轴连接支架的轴心以10mm直径圆周均匀分布;Y轴定位孔II沿Y轴连接支架的轴心以15mm直径圆周均匀分布,Y轴定位孔I与Y轴定位孔II成一条直线分布排列;所述的穿刺液压缸包括穿刺液压缸缸体、穿刺液压缸杆体、穿刺液压缸承重杆I、穿刺液压缸承重杆II、穿刺液压缸前端盖、穿刺液压缸中端盖及穿刺液压缸后端盖,穿刺液压缸承重杆I两端外部均有距端头5mm的螺纹线,穿刺液压缸承重杆II一端内部有距端头5mm的螺纹线,另一端外部有距端头5mm的螺纹线,穿刺液压缸承重杆I的一端旋进穿刺液压缸承重杆II内部有螺纹线的一端,使穿刺液压缸承重杆I与穿刺液压缸承重杆II连接;所述的活检枪包括活检内针、活检外针、活检取样弹簧、弹簧柱、外针座、活检针座及活检端盖;所述的方形穿刺连接支架包括穿刺支架定位孔I和穿刺支架定位孔II;所述的回转液压缸包括六个回转液压缸定位孔I、六个回转液压缸定位孔II及两个回转液压缸连接孔,其中回转液压缸定位孔I绕回转液压缸轴心以10mm直径圆周均匀分布;回转液压缸定位孔II绕回转液压缸轴心以15mm直径圆周均匀分布,所述的回转液压缸定位孔I与回转液压缸定位孔II成一条直线分布排列;;所述的俯仰机构包括俯仰液压缸I及俯仰液压缸II;所述的圆形回转连接支架包括两个圆形回转支架连接孔、圆形回转支架后端盖定位孔I及圆形回转支架后端盖定位孔II;所述的X轴型材包括X轴型材槽口I、X轴型材槽口II、X轴型材槽口III及X轴型材定位孔;X轴型材槽口I放置X轴后端盖,X轴型材槽口II放置X轴中端盖,X轴型材槽口III放置X轴前端盖,X轴前端盖能在X轴型材槽口III内滑动;所述的X轴前端盖包括X轴前端盖定位孔;所述的Y轴型材包括Y轴型材槽口I、Y轴型材槽口II及Y轴型材槽口III;Y轴型材槽口I放置Y轴后端盖,Y轴型材槽口II放置Y轴中端盖,Y轴型材槽口III放置Y轴前端盖,Y轴前端盖能在Y轴型材槽口III内滑动;所述的Y轴前端盖包括Y轴前端盖定位孔;所述的俯仰液压缸I包括俯仰液压缸I缸体、俯仰液压缸I杆体、俯仰液压缸I承重杆I、俯仰液压缸I承重杆II、俯仰液压缸I前端盖、俯仰液压缸I中端盖、俯仰液压缸I后端盖;俯仰液压缸I承重杆I两端外部均有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸I承重杆II一端内部有距端头4mm的螺纹线,另一端外部有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸I承重杆I的一端旋进俯仰液压缸I承重杆II内部有螺纹线的一端,使俯仰液压缸I承重杆I与俯仰液压缸I承重杆II连接;所述的俯仰液压缸II包括俯仰液压缸II缸体、俯仰液压缸II杆体、俯仰液压缸II承重杆I及俯仰液压缸II承重杆II、俯仰液压缸II前端盖、俯仰液压缸II中端盖、俯仰液压缸II后端盖,俯仰液压缸II承重杆I两端外部均有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸II承重杆II一端内部有距端头4mm的螺纹线,另一端外部有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸II承重杆I的一端旋进俯仰液压缸II承重杆II内部有螺纹线的一端,使俯仰液压缸II承重杆I与俯仰液压缸II承重杆II连接;所述的俯仰液压缸I前端盖包括俯仰液压缸I前端盖定位孔;所述的俯仰液压缸I后端盖包括俯仰液压缸I后端盖定位孔;所述的俯仰液压缸II前端盖包括俯仰液压缸II前端盖定位孔;所述的俯仰液压缸II后端盖包括俯仰液压缸II后端盖定位孔;X轴液压缸缸体与X轴后端盖配合连接,X轴液压缸杆体与X轴前端盖配合连接,X轴液压缸缸体与X轴液压缸杆体同轴心配合连接,X轴中端盖连接着X轴液压缸缸体与X轴液压缸杆体;Y轴液压缸缸体与Y轴后端盖配合连接,Y轴液压缸杆体与Y轴前端盖配合连接,Y轴液压缸缸体与Y轴液压缸杆体同轴心配合连接,Y轴中端盖连接着Y轴液压缸缸体与Y轴液压缸杆体;X轴液压缸与Y轴液压缸通过X轴连接支架连接,X轴连接支架上的两个X轴定位孔与X轴型材上的两个X轴型材定位孔配合连接,两个X轴型材定位孔距离X轴型材槽口III的一端端头为60mm;X轴连接支架上的两个X轴连接孔与X轴承重杆I配合连接;X轴连接支架上的两个X轴固定孔与X轴前端盖上的X轴前端盖定位孔配合连接;Y轴连接支架上部设置回转液压缸,Y轴连接支架上的六个Y轴定位孔I与回转液压缸上的六个回转液压缸定位孔I配合连接,Y轴连接支架上的六个Y轴定位孔II与回转液压缸上的六个回转液压缸定位孔II配合连接;Y轴连接支架上的两个Y轴连接孔与Y轴承重杆I配合连接;Y轴连接支架上的两个Y轴固定孔与Y轴前端盖上的Y轴前端盖定位孔配合连接;回转液压缸上放置圆形回转连接支架,圆形回转连接支架上的圆形回转支架连接孔与回转液压缸上的回转液压缸连接孔配合连接;圆形回转连接支架上放置俯仰机构,俯仰液压缸I上的俯仰液压缸I后端盖定位孔与圆形回转支架后端盖定位孔I配合连接,俯仰液压缸II上的俯仰液压缸II后端盖定位孔与圆形回转支架后端盖定位孔II配合连接;俯仰机构上放置方形穿刺连接支架,穿刺支架定位孔I与俯仰液压缸I前端盖定位孔配合连接,穿刺支架定位孔II与俯仰液压缸II前端盖定位孔配合连接;方形穿刺连接支架上成一条直线的放置穿刺液压缸和活检枪,穿刺液压缸和活检枪通过螺栓连接到方形穿刺连接支架上,穿刺液压缸缸体与穿刺液压缸后端盖配合连接,穿刺液压缸杆体与穿刺液压缸前端盖配合连接,穿刺液压缸缸体与穿刺液压缸杆体同轴心配合连接,穿刺液压缸中端盖连接着穿刺液压缸缸体与穿刺液压缸杆体;穿刺液压缸前端盖连接活检枪中的活检内针。
作为优选,所述的乳腺组织固定模块包括固定架、固定圆盘I、固定圆盘II、固定圆盘III、可伸缩万向联轴器、滑动杆和组织托架; 所述的固定架包括固定上板、固定中板、固定下板及Z形连接片;所述的固定圆盘I包括滑动片I与固定片I,滑动片I设置在固定片I的上面;所述的固定圆盘II包括滑动片II与固定片II,滑动片II设置在固定片II的上面,固定圆盘I与固定圆盘II通过可伸缩万向联轴器连接;所述的固定圆盘III包括滑动片III与固定片III,滑动片III设置在固定片III的下面,固定圆盘II与固定圆盘III通过可伸缩万向联轴器连接;所述的可伸缩万向联轴器包括接头、十字轴、伸缩杆;所述的滑动杆上部分为圆柱体形状,滑动杆下部分为正方体形状,凸槽设置在滑动杆的侧面,螺纹孔设置在滑动杆的底面;所述的组织托架包括组织支架、组织托和两个通孔,组织托架中的两个通孔设置在组织支架上,组织支架的中的两个通孔与滑动杆中的两个螺纹孔相配合,通过螺钉实现滑动杆与组织托架的固定连接;所述的固定上板包括定位孔I,固定中板包括槽口,固定下板包括定位孔II;所述的滑动片I包含有三个斜方形槽口I,斜方形槽口I分别沿滑动片I的轴心圆周均匀分布;所述的固定片I包含有三个直方形槽口I、三个凹槽滑道I以及三个圆孔I,直方形槽口I、凹槽滑道I以及圆孔I分别沿固定片I轴心圆周均匀分布;所述的滑动片II包含有三个斜方形槽口II以及三个斜圆柱形槽口,斜方形槽口II以及斜圆柱形槽口分别沿滑动片II轴心圆周均匀分布;所述的固定片II包括三个直方形槽口II、三个凹槽滑道II以及三个圆孔II,直方形槽口II、凹槽滑道II以及圆孔II分别沿固定片II轴心圆周均匀分布;所述的滑动片III包含有三个斜方形槽口III,斜方形槽口III分别沿滑动片III轴心圆周均匀分布;滑道I与滑动杆中的凸槽相配合,滑动杆的上部分即圆柱形部分放置在滑动片I中的斜方形槽口I中,当顺时针转动滑动片I时,滑动片I沿径向向轴心方向推动滑动杆,使滑动杆中的凸槽沿着固定片I中的凹槽滑道I向轴心滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变小;当逆时针转动滑动片I时,滑动片I沿径向向轴心相反方向推动滑动杆,使滑动杆中的凸槽沿着固定片I中的凹槽滑道I向轴心相反方向滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变大;固定圆盘II中的滑动片II与固定片II通过滑动杆连接,滑动杆的下部分即正方体部分放置在固定片II中的直方形槽口II中,凹槽滑道II与滑动杆中的凸槽相配合,滑动杆的上部分即圆柱形部分放置在滑动片II中的斜方形槽口II中,滑动杆下面连接组织托架,当顺时针转动滑动片II时,滑动片II沿径向向轴心方向推动滑动杆,使滑动杆中的凸槽沿着固定片II中的凹槽滑道II向轴心滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变小;当逆时针转动滑动片II时,滑动片II沿径向向轴心相反方向推动滑动杆,使滑动杆中的凸槽沿着固定片II中的凹槽滑道II向轴心相反方向滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变大;固定圆盘III中的滑动片III与固定片III通过滑动杆连接,滑动杆的下部分即正方体部分放置在固定片III中的直方形槽口III中,凹槽滑道III与滑动杆中的凸槽相配合,滑动杆的上部分即圆柱形部分放置在滑动片III中的斜方形槽口III中,滑动杆下面连接组织托架,当顺时针转动滑动片III时,滑动片III沿径向向轴心方向推动滑动杆,使滑动杆中的凸槽沿着固定片III中的凹槽滑道III向轴心滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变小;当逆时针转动滑动片III时,滑动片III沿径向向轴心相反方向推动滑动杆,使滑动杆中的凸槽着固定片III中的凹槽滑道III向轴心相反方向滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变大;固定圆盘I三个组织托架所能形成的直径范围为100mm-150mm,固定圆盘II三个组织托架所能形成的直径范围为50mm-100mm,固定圆盘III三个组织托架所能形成的直径范围为0mm-50mm,固定圆盘I与固定圆盘II通过三个可伸缩万向联轴器连接,可伸缩万向联轴器中接头的两端分别与固定片I中的三个圆孔I和固定片II中的三个圆孔II进行轴孔配合,圆孔I圆心所在的直径为200mm,圆孔II圆心所在的直径为150mm,圆孔I以及圆孔II在不同直径上,当圆孔I与圆孔II与可伸缩万向联轴器轴孔配合时,使可伸缩万向联轴器成30度角倾斜;固定圆盘II与固定圆盘III通过三个可伸缩万向联轴器连接,可伸缩万向联轴器中接头的两端分别与固定片II中的三个圆孔II和固定片III中的三个圆孔III进行轴孔配合,圆孔II圆心所在的直径为150mm,圆孔III圆心所在的直径为100mm,圆孔II以及圆孔III在不同直径上,当圆孔II与圆孔III与可伸缩万向联轴器轴孔配合时,使可伸缩万向联轴器成30度角倾斜;通过固定圆盘I,固定圆盘II、固定圆盘III与可伸缩万向联轴器的轴孔配合连接,使整个装置成锥形,符合人体乳腺组织的形状;固定架中的固定上板与俯卧支架通过螺钉连接,固定中板上的槽口与Z形连接片的上端进行配合连接,Z形连接片的下端与固定片I的下表面焊接相连,固定下板中的定位孔II与固定上板中的定位孔I轴孔配合,固定中板能在固定上板与固定下板形成的空间中转动,通过Z形连接片使整个装置沿中心轴线轴向转动,从而防止可伸缩万向联轴器所在位置阻碍对乳腺组织进行穿刺活检。
作为优选,所述的MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人均采用非磁性材料制造,所有零件均是通过陶瓷轴承安装固定,与核磁环境兼容。
本发明的有益效果是:
1.机器人采用液压驱动,由于电机不能放置在核磁仪内,传统驱动方式为电机驱动软轴运动从而带动各模块运动,这种驱动方式损耗大,且不易控制,使得机器人定位精度低,而液压驱动有较好的刚性,液压油管可以放置在核磁仪内直接连接各模块,通过控制进油量来控制液压缸运动的距离,这样使得各模块运动精度高,且易于控制,误差小。
2.回转模块上的俯仰机构由两个液压缸并联组成,当两个液压缸同速运动时可以实现穿刺模块的上下移动,当两个液压缸差速运动时,可以实现穿刺模块的俯仰运动,这样可以实现活检针任意角度的俯仰姿态调整,缩短针刺路径,提高介入手术的精确性和效率。
3.回转模块放置在定位模块上,穿刺模块放置在回转模块上,使穿刺模块能实现360°的旋转,从而实现穿刺模块可以从任意方向进行穿刺介入治疗。
4.本发明的每个液压缸由8个承重杆组成,承重杆连接着穿刺液压缸和穿刺液压杆,承重杆通过设置在不同端头的内螺纹和外螺纹连接,承重杆上放置连接支架从而实现液压缸之间的连接,并起到承受重量的作用。
5.乳腺组织固定模块中通过各固定圆盘的直径不同,各圆盘通过可伸缩万向联轴器的连接,使得整个装置可以形成锥形空间,符合人体乳腺组织结构。
6.乳腺组织固定模块中通过固定圆盘中的固定片、滑动片及滑动杆的组合,转动滑动片即可实现对乳腺组织固定机构形成的空间进行调节,操作方便,灵活性好,同时滑动杆下部分为正方体,上部分为圆柱体,正方体的其中一个侧面设置凸槽,滑动杆下面通过螺栓连接组织托架,使该乳腺组织固定机构的组织托架可以形成不同直径的乳腺固定空间,从而可以根据不同个体的乳腺特征进行个性化调节,实现了对乳腺组织的灵活固定,通用性强。
7.乳腺组织固定模块中通过固定中板在固定上板与固定下板形成的空间中的转动,再利用Z形连接片的连接方式使得整个装置沿中心轴线轴向转动,从而防止可伸缩万向联轴器所在位置阻碍对乳腺组织的穿刺活检。
8.对于回转运动的实现,传统运动方式为齿轮的组合实现回转,本发明采用摆动缸实现其360度的旋转,减少了能量损失,控制更精确。
9.本乳腺介入机器人采用液压直接驱动各关节运动,缩短了传动链,液压直接驱动俯仰液压缸实现俯仰液压缸的同速运动和差速运动,驱动更方便,运动更平稳,且液压驱动传动反应快,噪声低,提高了传动的精度。
10.本发明所设计的乳腺介入机器人能在核磁仪有限的空间内全程自动完成对乳腺的穿刺手术,大大减少医生的劳动强度,提高乳腺穿刺手术的精度,增加手术成功率,减轻病人术中和术后生理、心理痛苦。
附图说明
为了易于说明,本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
附图1: 本发明总体结构示意图;
附图2: 整体装配示意图;
附图3: X轴液压缸;
附图4: Y轴液压缸;
附图5: X轴连接支架;
附图6: Y轴连接支架俯视图;
附图7: Y轴连接支架正视图;
附图8: 穿刺液压缸;
附图9: 活检枪;
附图10:方形穿刺连接支架;
附图11:回转液压缸;
附图12;俯仰液压缸I;
附图13:俯仰液压缸II;
附图14:圆形回转连接支架;
图中:1.定位模块、1-1 X轴液压缸、1-1-1X轴液压缸缸体、1-1-2X轴液压缸杆体、1-1-3X轴承重杆I、1-1-4X轴承重杆II、1-1-5X轴型材、1-1-6X轴前端盖、 1-1-7X轴中端盖、1-1-8X轴后端盖、1-1-5-1X轴型材槽口I、1-1-5-2X轴型材槽口II、1-1-5-3X轴型材槽口III、1-1-5-4 X轴型材定位孔、1-1-6-1X轴前端盖定位孔、1-2 Y轴液压缸、1-2-1Y轴液压缸缸体、1-2-2Y轴液压缸杆体、1-2-3Y轴承重杆I 、1-2-4Y轴承重杆II、1-2-5Y轴型材、1-2-6Y轴前端盖、1-2-7Y轴中端盖、1-2-8Y轴后端盖、1-2-5-1Y轴型材槽口I、1-2-5-2Y轴型材槽口II、1-2-5-3Y轴型材槽口III、1-2-6-1Y轴前端盖定位孔、1-3X轴连接支架、1-3-1 X轴定位孔、1-3-2X轴连接孔、1-3-3X轴固定孔、1-4Y轴连接支架、 1-4-1 Y轴定位孔、 1-4-3Y轴连接孔、1-4-4Y轴固定孔、2穿刺模块、2-1穿刺液压缸、2-1-1穿刺液压缸缸体、2-1-2穿刺液压缸杆体、2-1-3穿刺液压缸承重杆I、2-1-4穿刺液压缸承重杆II、2-1-5穿刺液压缸前端盖、2-1-6穿刺液压缸中端盖、2-1-7穿刺液压缸后端盖、 2-2活检枪、2-2-1活检内针、2-2-2活检外针、2-2-3 活检取样弹簧、2-2-4弹簧柱、2-2-5外针座、2-2-6活检针座、2-2-7活检端盖、2-3方形穿刺连接支架、2-3-1穿刺支架定位孔I、2-3-2穿刺支架定位孔II、3.回转模块、3-1回转液压缸、 3-1-1回转液压缸定位孔、3-1-3回转液压缸连接孔、3-2俯仰机构、3-2-1俯仰液压缸I、3-2-1-1俯仰液压缸I缸体、3-2-1-2俯仰液压缸I杆体、3-2-1-3俯仰液压缸I承重杆I、3-2-1-4俯仰液压缸I承重杆II、3-2-1-5俯仰液压缸I前端盖、 3-2-1-6俯仰液压缸I中端盖、3-2-1-7俯仰液压缸I后端盖、3-2-1-5-1俯仰液压缸I前端盖定位孔、 3-2-1-7-1俯仰液压缸I后端盖定位孔、3-2-2俯仰液压缸II、3-2-2-1俯仰液压缸II缸体、3-2-2-2俯仰液压缸II杆体、3-2-2-3俯仰液压缸II承重杆I、 3-2-2-4俯仰液压缸II承重杆II、3-2-2-5俯仰液压缸II前端盖、3-2-2-6俯仰液压缸II中端盖、3-2-2-7俯仰液压缸II后端盖、3-2-2-5-1俯仰液压缸II前端盖定位孔、3-2-2-7-1俯仰液压缸II后端盖定位孔、3-3圆形回转连接支架、3-3-1圆形回转支架连接孔、3-3-2圆形回转支架后端盖定位孔I、3-3-3圆形回转支架后端盖定位孔II、4-1 固定架、4-1-1 固定上板、4-1-1-1定位孔I、4-1-2 固定中板、4-1-2-1槽口、4-1-3 固定下板、4-1-3-1定位孔II、4-1-4 Z形连接片、4-2 固定圆盘I、4-2-1 滑动片I、4-2-1-1斜方形槽口I、4-2-2固定片I、4-2-2-1直方形槽口I、4-2-2-2 凹槽滑道I、4-2-2-3 圆孔I、4-3 固定圆盘II、4-3-1滑动片II、4-3-1-1 斜方形槽口II、4-3-1-2 斜圆柱形槽口、4-3-2 固定片II、4-3-2-1 直方形槽口II、 4-3-2-2 凹槽滑道II、4-3-2-3 圆孔II、4-4 固定圆盘III、4-4-1 滑动片III、4-4-1-1 斜方形槽口III、4-4-2固定片III、4-4-2-1直方形槽口III、4-4-2-2 凹槽滑道III、 4-4-2-3 圆孔III、4-5 可伸缩万向联轴器、4-5-1接头、4-5-2 十字轴、4-5-3伸缩杆、4-6 滑动杆、4-6-1凸槽、4-6-2 螺纹孔、4-7 组织托架、4-7-1 支架、4-7-2 组织托、4-7-3 通孔、5俯卧支架、6乳腺组织。
具体实施方式:
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14所示,本发明具体实施方案采用以下技术方案,它包括定位模块1、X轴液压缸1-1、X轴液压缸缸体1-1-1、X轴液压缸杆体1-1-2、X轴承重杆I1-1-3、X轴承重杆II1-1-4、X轴型材1-1-5、X轴前端盖1-1-6、X轴中端盖1-1-7、X轴后端盖1-1-8、X轴型材槽口I1-1-5-1、X轴型材槽口II1-1-5-2、X轴型材槽口III 1-1-5-3、X轴型材定位孔1-1-5-4、X轴前端盖定位孔1-1-6-1、Y轴液压缸1-2、Y轴液压缸缸体1-2-1、Y轴液压缸杆体1-2-2、Y轴承重杆I1-2-3 Y轴承重杆II1-2-4、Y轴型材1-2-5、Y轴前端盖1-2-6、Y轴中端盖1-2-7、Y轴后端盖1-2-8、Y轴型材槽口I1-2-5-1、Y轴型材槽口II1-2-5-2、Y轴型材槽口III1-2-5-3、Y轴前端盖定位孔1-2-6-1、X轴连接支架1-3、X轴定位孔1-3-1、X轴连接孔1-3-2、X轴固定孔1-3-3、Y轴连接支架1-4、Y轴定位孔1-4-1、Y轴连接孔1-4-3、Y轴固定孔1-4-4、穿刺模块2、穿刺液压缸2-1、穿刺液压缸缸体2-1-1、穿刺液压缸杆体2-1-2、穿刺液压缸承重杆I2-1-3、穿刺液压缸承重杆II 2-1-4、穿刺液压缸前端盖2-1-5、穿刺液压缸中端盖2-1-6、穿刺液压缸后端盖2-1-7、活检枪2-2、活检内针2-2-1、活检外针2-2-2、活检取样弹簧2-2-3、弹簧柱2-2-4、外针座2-2-5、活检针座2-2-6、活检端盖2-2-7、方形穿刺连接支架2-3、穿刺支架定位孔I2-3-1、穿刺支架定位孔II2-3-2、回转模块3、回转液压缸3-1、回转液压缸定位孔3-1-1、回转液压缸连接孔3-1-3、俯仰机构3-2、俯仰液压缸I3-2-1、俯仰液压缸I缸体3-2-1-1、俯仰液压缸I杆体3-2-1-2、俯仰液压缸I承重杆I 3-2-1-3、俯仰液压缸I承重杆II 3-2-1-4、俯仰液压缸I前端盖3-2-1-5、俯仰液压缸I中端盖3-2-1-6、俯仰液压缸I后端盖3-2-1-7、俯仰液压缸I前端盖定位孔3-2-1-5-1、俯仰液压缸I后端盖定位孔3-2-1-7-1、俯仰液压缸II3-2-2、俯仰液压缸II缸体3-2-2-1、俯仰液压缸II杆体3-2-2-2、俯仰液压缸II承重杆I3-2-2-3、俯仰液压缸II承重杆II 3-2-2-4、俯仰液压缸II前端盖3-2-2-5、俯仰液压缸II中端盖3-2-2-6、俯仰液压缸II后端盖3-2-2-7、俯仰液压缸II前端盖定位孔3-2-2-5-1、俯仰液压缸II后端盖定位孔3-2-2-7-1、圆形回转连接支架3-3、圆形回转支架连接孔3-3-1、圆形回转支架后端盖定位孔I3-3-2、圆形回转支架后端盖定位孔II 3-3-3、固定架4-1、固定上板4-1-1、定位孔I4-1-1-1、固定中板4-1-2、槽口4-1-2-1、固定下板4-1-3、定位孔II4-1-3-1、Z形连接片4-1-4、固定圆盘I4-2、滑动片I4-2-1、斜方形槽口I 4-2-1-1、固定片I4-2-2、直方形槽口I4-2-2-1、凹槽滑道I4-2-2-2、圆孔I4-2-2-3、固定圆盘II 4-3、滑动片II 4-3-1、斜方形槽口II4-3-1-1、斜圆柱形槽口4-3-1-2、固定片II4-3-2、直方形槽口II4-3-2-1、凹槽滑道II4-3-2-2、圆孔II4-3-2-3、固定圆盘III4-4、滑动片III4-4-1、斜方形槽口III4-4-1-1、固定片III4-4-2、直方形槽口III4-4-2-1、凹槽滑道III 4-4-2-2、圆孔III 4-4-2-3、可伸缩万向联轴器4-5、接头4-5-1、十字轴4-5-2、伸缩杆4-5-3、滑动杆4-6、凸槽4-6-1、螺纹孔4-6-2、组织托架4-7、支架4-7-1、组织托4-7-2、通孔4-7-3、俯卧支架5、乳腺组织6。
本具体实施方式的工作原理为:
根据权利要求1所述的MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,其特征在于:当进行乳腺活检手术时,患者俯卧于在MRI设备中辅助执行俯卧位乳腺活检手术的俯卧支架5上,乳腺组织6从支撑面上的两个开口中自然垂落,通过乳腺组织固定模块4将乳腺组织6固定;
手术前:乳腺组织固定模块4中的6个可伸缩万向联轴器4-5的长度可调范围为25mm-50mm;当所有的可伸缩万向联轴器4-5伸缩到最短状态,即每个可伸缩万向联轴器4-5的长度为25mm,此时装置的整体长度为50mm,组织托架4-7在固定圆盘I4-2上形成的直径为150mm,组织托架4-7在固定圆盘II4-3形成的直径为100mm,组织托架4-7在固定圆盘III4-4上形成的直径为50mm,即每个固定圆盘上的组织托架4-7所形成的固定乳腺组织6空间最大,最大可达直径分别为150mm、100mm及 50mm,可伸缩万向联轴器4-5长度为25mm,装置总长50mm的锥形空间,此时乳腺组织固定模块处于初始状态;当病人俯卧到手术俯卧支架5上之后,医生根据乳腺组织6的大小,首先调节可伸缩万向联轴器4-5的长度,使乳腺组织固定模块能完全覆盖住乳腺组织6,其次依次调节乳腺组织固定模块中固定圆盘I4-2的三个组织托架4-7所形成的直径大小,固定圆盘II4-3的三个组织托架4-7所形成的直径大小及固定圆盘III4-4的三个组织托架4-7所形成的直径大小,使此乳腺组织固定模块能完全包裹住乳腺组织6,使该乳腺组织固定模块能适应组织的大小,完成对乳腺组织6的固定;然后通过控制液压缸内的流量来控制液压缸的行走距离,既调整定位模块1使其行走距离为0mm,调整回转模块3使回转液压缸3-1旋转角度为0°,此时定位模块1中的X轴液压缸1-1和Y轴液压缸1-2远离乳腺组织6,位于回转模块3上的穿刺模块2上的活检枪2-2中的活检外针2-2-2指向乳腺组织6,俯仰机构3-2中的俯仰液压缸I3-2-1和俯仰液压缸II3-2-2行走距离为0mm,此为初始状态;将患者和核磁兼容的乳腺介入手术装置送入核磁成像仪内;
手术中:根据成像查看病灶点的具体位置,调整定位模块1中的X轴液压缸1-1和Y轴液压缸1-2使其处于患者一侧乳腺组织6的适当位置,当定位模块1调整到合适的位置后,驱动回转液压缸3-1,使回转液压缸3-1能绕其轴心360°的旋转,回转液压缸3-1带动俯仰机构3-2旋转,旋转到离病灶点最近的方位,然后驱动俯仰机构3-2中的俯仰液压缸I3-2-1和俯仰液压缸II3-2-2,调整穿刺机构2的俯仰角,使活检枪2-2对准病灶点,最后驱动穿刺液压缸2-1,使活检枪2-2中的活检内针2-2-1插入到患者乳腺组织6内,由于活检枪2-2机构的工作原理是先使活检内针2-2-1末端的取样槽穿过病灶,再释放活检外针2-2-2,利用活检外针2-2-2进入病灶时的产生的剪切力将病变组织切留在取样槽中,完成活检取样工作;取样时的剪切力是由压缩的活检取样弹簧2-2-3被释放时产生的弹性势能提供的;因此,执行活检取样工作时,只需要一个控制其前后运动的自由度即可使活检枪2-2机构完成上弦和发射、取样的动作,因此,穿刺液压缸2-1的前后运动可以使活检枪2-2完成工作,最后再驱动穿刺液压缸2-1让活检枪2-2取出组织;
手术后:当手术结束后,病人离开俯卧支架5,先调节可伸缩万向联轴器4-5使之缩短为最短,恢复到初始状态,再调节组织托架4-7在固定圆盘I4-2上形成的直径为150mm,组织托架4-7在固定圆盘II4-3形成的直径为100mm,组织托架4-7在固定圆盘III4-4上形成的直径为50mm,即每个固定圆盘上的组织托架4-7所形成的固定乳腺组织6空间最大,最大可达固定圆盘I4-2三个组织托架4-7形成直径150mm,圆盘II4-3三个组织托架4-7形成的直径为100mm,固定圆盘III4-4三个组织托架4-7形成的直径为50mm,可伸缩万向联轴器4-5长度为25mm,装置总长50mm的锥形空间,恢复到初始状态,方便下一位病人的使用;当活检枪2-2取完组织后,调整定位模块1使行走距离为0mm,再驱动回转液压缸3-1使其旋转角度为0°,调整俯仰机构3-2中的俯仰液压缸I3-2-1和俯仰液压缸II3-2-2使其行走距离为0mm,恢复初始状态。
Claims (4)
1.MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,它包括定位模块(1)、穿刺模块(2)、回转模块(3)和乳腺组织固定模块(4),其特征在于:所述的定位模块(1)包括X轴液压缸(1-1)、Y轴液压缸(1-2)、X轴连接支架(1-3)、Y轴连接支架(1-4);所述的穿刺模块包括穿刺液压缸(2-1)、活检枪(2-2)、方形穿刺连接支架(2-3);所述的回转模块包括回转液压缸(3-1)、俯仰机构(3-2)及圆形回转连接支架(3-3);所述的X轴液压缸(1-1)包括X轴液压缸缸体(1-1-1)、X轴液压缸杆体(1-1-2)、X轴承重杆I(1-1-3)、X轴承重杆II(1-1-4)、X轴型材(1-1-5)、X轴前端盖(1-1-6)、X轴中端盖(1-1-7)及X轴后端盖(1-1-8),X轴承重杆I(1-1-3)两端外部均有距端头10mm的螺纹线,X轴承重杆II(1-1-4)一端内部有距端头10mm的螺纹线,另一端外部有距端头10mm的螺纹线,X轴承重杆I(1-1-3)的一端旋进X轴承重杆II(1-1-4)内部有螺纹线的一端,使X轴承重杆I(1-1-3)与X轴承重杆II(1-1-4)连接;所述的Y轴液压缸(1-2)包括Y轴液压缸缸体(1-2-1)、Y轴液压缸杆体(1-2-2)、Y轴承重杆I(1-2-3)、Y轴承重杆II(1-2-4)、Y轴型材(1-2-5)、Y轴前端盖(1-2-6)、Y轴中端盖(1-2-7)及Y轴后端盖(1-2-8),Y轴承重杆I(1-2-3)两端外部均有距端头6mm的螺纹线,Y轴承重杆II(1-2-4)一端内部有距端头6mm的螺纹线,另一端外部有距端头6mm的螺纹线,Y轴承重杆I(1-2-3)的一端旋进Y轴承重杆II(1-2-4)内部有螺纹线的一端,使Y轴承重杆I(1-2-3)与Y轴承重杆II(1-2-4)连接;所述的X轴连接支架(1-3)包括两个X轴定位孔(1-3-1)、两个X轴连接孔(1-3-2)及两个X轴固定孔(1-3-3);所述的Y轴连接支架(1-4)包括六个Y轴定位孔I(1-4-1)、六个Y轴定位孔II(1-4-2),两个Y轴连接孔(1-4-3)及两个Y轴固定孔(1-4-4),其中Y轴定位孔I(1-4-1)沿Y轴连接支架(1-4)的轴心以10mm直径圆周均匀分布;Y轴定位孔II(1-4-2)沿Y轴连接支架(1-4)的轴心以15mm直径圆周均匀分布,所述的Y轴定位孔(1-4-1)与Y轴定位孔II(1-4-2)成一条直线分布排列;所述的穿刺液压缸(2-1)包括穿刺液压缸缸体(2-1-1)、穿刺液压缸杆体(2-1-2)、穿刺液压缸承重杆I(2-1-3)、穿刺液压缸承重杆II(2-1-4)、穿刺液压缸前端盖(2-1-5)、穿刺液压缸中端盖(2-1-6)及穿刺液压缸后端盖(2-1-7),穿刺液压缸承重杆I(2-1-3)两端外部均有距端头5mm的螺纹线,穿刺液压缸承重杆II(2-1-4)一端内部有距端头5mm的螺纹线,另一端外部有距端头5mm的螺纹线,穿刺液压缸承重杆I(2-1-3)的一端旋进穿刺液压缸承重杆II(2-1-4)内部有螺纹线的一端,使穿刺液压缸承重杆I(2-1-3)与穿刺液压缸承重杆II(1-1-4)连接;所述的活检枪(2-2)包括活检内针(2-2-1)、活检外针(2-2-2)、活检取样弹簧(2-2-3)、弹簧柱(2-2-4)、外针座(2-2-5)、活检针座(2-2-6)及活检端盖(2-2-7);所述的方形穿刺连接支架(2-3)包括穿刺支架定位孔I(2-3-1)和穿刺支架定位孔II(2-3-2);所述的回转液压缸(3-1)包括六个回转液压缸定位孔I(3-1-1)、六个回转液压缸定位孔II(3-1-2)及两个回转液压缸连接孔(3-1-2),其中回转液压缸定位孔I(3-1-1)绕回转液压缸(3-1)轴心以10mm直径圆周均匀分布;回转液压缸定位孔II(3-1-2)绕回转液压缸(3-1)轴心以15mm直径圆周均匀分布,所述的回转液压缸定位孔I(3-1-1)与回转液压缸定位孔II(3-1-2)成一条直线分布排列;所述的俯仰机构(3-2)包括俯仰液压缸I(3-2-1)及俯仰液压缸II(3-2-2);所述的圆形回转连接支架(3-3)包括两个圆形回转支架连接孔(3-3-1)、圆形回转支架后端盖定位孔I(3-3-2)及圆形回转支架后端盖定位孔II(3-3-3);所述的X轴型材(1-1-5)包括X轴型材槽口I(1-1-5-1)、X轴型材槽口II(1-1-5-2)、X轴型材槽口III(1-1-5-3)及X轴型材定位孔(1-1-5-4);X轴型材槽口I(1-1-5-1)放置X轴后端盖(1-1-8),X轴型材槽口II(1-1-5-2)放置X轴中端盖(1-1-7),X轴型材槽口III(1-1-5-3)放置X轴前端盖(1-1-6),X轴前端盖(1-1-6)能在X轴型材槽口III(1-1-5-3)内滑动;所述的X轴前端盖(1-1-6)包括X轴前端盖定位孔(1-1-6-1);所述的Y轴型材(1-2-5)包括Y轴型材槽口I(1-2-5-1)、Y轴型材槽口II(1-2-5-2)及Y轴型材槽口III(1-2-5-3);Y轴型材槽口I(1-2-5-1)放置Y轴后端盖(1-2-8),Y轴型材槽口II(1-2-5-2)放置Y轴中端盖(1-2-7),Y轴型材槽口III(1-2-5-3)放置Y轴前端盖(1-2-6),Y轴前端盖(1-2-6)能在Y轴型材槽口III(1-2-5-3)内滑动;所述的Y轴前端盖(1-2-6)包括Y轴前端盖定位孔(1-2-6-1);所述的俯仰液压缸I(3-2-1)包括俯仰液压缸I缸体(3-2-1-1)、俯仰液压缸I杆体(3-2-1-2)、俯仰液压缸I承重杆I(3-2-1-3)、俯仰液压缸I承重杆II(3-2-1-4)、俯仰液压缸I前端盖(3-2-1-5)、俯仰液压缸I中端盖(3-2-1-6)、俯仰液压缸I后端盖(3-2-1-7);俯仰液压缸I承重杆I(3-2-1-3)两端外部均有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸I承重杆II(3-2-1-4)一端内部有距端头4mm的螺纹线,另一端外部有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸I承重杆I(3-2-1-3)的一端旋进俯仰液压缸I承重杆II(3-2-1-4)内部有螺纹线的一端,使俯仰液压缸I承重杆I(3-2-1-3)与俯仰液压缸I承重杆II(3-2-1-4)连接;所述的俯仰液压缸II(3-2-2)包括俯仰液压缸II缸体(3-2-2-1)、俯仰液压缸II杆体(3-2-2-2)、俯仰液压缸II承重杆I(3-2-2-3)及俯仰液压缸II承重杆II(3-2-2-4)、俯仰液压缸II前端盖(3-2-2-5)、俯仰液压缸II中端盖(3-2-2-6)、俯仰液压缸II后端盖(3-2-2-7),俯仰液压缸II承重杆I(3-2-2-3)两端外部均有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸II承重杆II(3-2-2-4)一端内部有距端头4mm的螺纹线,另一端外部有距端头4mm的螺纹线,俯仰液压缸II承重杆I(3-2-2-3)的一端旋进俯仰液压缸II承重杆II(3-2-2-4)内部有螺纹线的一端,使俯仰液压缸II承重杆I(3-2-2-3)与俯仰液压缸II承重杆II(3-2-2-4)连接;所述的俯仰液压缸I前端盖(3-2-1-5)包括俯仰液压缸I前端盖定位孔(3-2-1-5-1);所述的俯仰液压缸I后端盖(3-2-1-7)包括俯仰液压缸I后端盖定位孔(3-2-1-7-1);所述的俯仰液压缸II前端盖(3-2-2-5)包括俯仰液压缸II前端盖定位孔(3-2-2-5-1);所述的俯仰液压缸II后端盖(3-2-2-7)包括俯仰液压缸II后端盖定位孔(3-2-2-7-1);X轴液压缸缸体(1-1-1)与X轴后端盖(1-1-8)配合连接,X轴液压缸杆体(1-1-2)与X轴前端盖(1-1-6)配合连接,X轴液压缸缸体(1-1-1)与X轴液压缸杆体(1-1-2)同轴心配合连接,X轴中端盖(1-1-7)连接着X轴液压缸缸体(1-1-1)与X轴液压缸杆体(1-1-2);Y轴液压缸缸体(1-2-1)与Y轴后端盖(1-2-8)配合连接,Y轴液压缸杆体(1-2-2)与Y轴前端盖(1-2-6)配合连接,Y轴液压缸缸体(1-2-1)与Y轴液压缸杆体(1-2-2)同轴心配合连接,Y轴中端盖(1-2-7)连接着Y轴液压缸缸体(1-2-1)与Y轴液压缸杆体(1-2-2);X轴液压缸(1-1)与Y轴液压缸(1-2)通过X轴连接支架(1-3)连接,X轴连接支架(1-3)上的两个X轴定位孔(1-3-1)与X轴型材(1-1-5)上的两个X轴型材定位孔(1-1-5-4)配合连接,两个X轴型材定位孔(1-1-5-4)距离X轴型材槽口III(1-1-5-3)的一端端头为60mm;X轴连接支架(1-3)上的两个X轴连接孔(1-3-2)与X轴承重杆I(1-1-2)配合连接;X轴连接支架(1-3)上的两个X轴固定孔(1-3-3)与X轴前端盖(1-1-6)上的X轴前端盖定位孔(1-1-6-1)配合连接;Y轴连接支架(1-4)上部设置回转液压缸(3-1),Y轴连接支架(1-4)上的六个Y轴定位孔I(1-4-1)与回转液压缸(3-1)上的六个回转液压缸定位孔I(3-1-1)配合连接,Y轴连接支架(1-4)上的六个Y轴定位孔II(1-4-2)与回转液压缸(3-1)上的六个回转液压缸定位孔II(3-1-2)配合连接;Y轴连接支架(1-4)上的两个Y轴连接孔(1-4-1)与Y轴承重杆I(1-2-3)配合连接;Y轴连接支架(1-4)上的两个Y轴固定孔(1-4-4)与Y轴前端盖(1-2-6)上的Y轴前端盖定位孔(1-2-6-1)配合连接;回转液压缸(3-1)上放置圆形回转连接支架(3-3),圆形回转连接支架(3-3)上的圆形回转支架连接孔(3-3-1)与回转液压缸(3-1)上的回转液压缸连接孔(3-1-3)配合连接;圆形回转连接支架(3-3)上放置俯仰机构(3-2),俯仰液压缸I(3-2-1)上的俯仰液压缸I后端盖定位孔(3-2-1-7-1)与圆形回转支架后端盖定位孔I(3-3-2)配合连接,俯仰液压缸II(3-2-2)上的俯仰液压缸II后端盖定位孔(3-2-2-7-1)与圆形回转支架后端盖定位孔II(3-3-3)配合连接;俯仰机构(3-2)上放置方形穿刺连接支架(2-3),穿刺支架定位孔I(2-3-1)与俯仰液压缸I前端盖定位孔(3-2-1-5-1)配合连接,穿刺支架定位孔II(2-3-2)与俯仰液压缸II前端盖定位孔(3-2-2-5-1)配合连接;方形穿刺连接支架(2-3)上成一条直线的放置穿刺液压缸(2-1)和活检枪(2-2),穿刺液压缸(2-1)和活检枪(2-2)通过螺栓连接到方形穿刺连接支架(2-3)上,穿刺液压缸缸体(2-1-1)与穿刺液压缸后端盖(2-1-7)配合连接,穿刺液压缸杆体(2-1-2)与穿刺液压缸前端盖(2-1-5)配合连接,穿刺液压缸缸体(2-1-1)与穿刺液压缸杆体(2-1-2)同轴心配合连接,穿刺液压缸中端盖(2-1-6)连接着穿刺液压缸缸体(2-1-1)与穿刺液压缸杆体(2-1-2);穿刺液压缸前端盖(2-1-5)连接活检枪(2-2)中的活检内针(2-2-1)。
2.根据权利要求1所述的MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,其特征在于:所述的乳腺组织固定模块(4)包括固定架(4-1)、固定圆盘I(4-2)、固定圆盘II(4-3)、固定圆盘III(4-4)、可伸缩万向联轴器(4-5)、滑动杆(4-6)和组织托架(4-7); 所述的固定架(4-1)包括固定上板(4-1-1)、固定中板(4-1-2)、固定下板(4-1-3)及Z形连接片(4-1-4);所述的固定圆盘I(4-2)包括滑动片I(4-2-1)与固定片I(4-2-2),滑动片I(4-2-1)设置在固定片I(4-2-2)的上面;所述的固定圆盘II(4-3)包括滑动片II(4-3-1)与固定片II(4-3-2),滑动片II(4-3-1)设置在固定片II(4-3-2)的上面,固定圆盘I(4-2)与固定圆盘II(4-3)通过可伸缩万向联轴器(4-5)连接;所述的固定圆盘III(4-4)包括滑动片III(4-4-1)与固定片III(4-4-2),滑动片III(4-4-1)设置在固定片III(4-4-2)的下面,固定圆盘II(4-3)与固定圆盘III(4-4)通过可伸缩万向联轴器(4-5)连接;所述的可伸缩万向联轴器(4-5)包括接头(4-5-1)、十字轴(4-5-2)、伸缩杆(4-5-3);所述的滑动杆(4-6)上部分为圆柱体形状,滑动杆(4-6)下部分为正方体形状,凸槽(4-6-1)设置在滑动杆(4-6)的侧面,螺纹孔(4-6-2)设置在滑动杆(4-6)的底面;所述的组织托架(4-7)包括组织支架(4-7-1)、组织托(4-7-2)和两个通孔(4-7-3),组织托架(4-7)中的两个通孔(4-7-3)设置在组织支架(4-7-1)上,组织支架(4-7-1)的中的两个通孔(4-7-3)与滑动杆(4-6)中的两个螺纹孔(4-6-2)相配合,通过螺钉实现滑动杆(4-6)与组织托架(4-7)的固定连接;所述的固定上板(4-1-1)包括定位孔I(4-1-1-1),固定中板(4-1-2)包括槽口(4-1-2-1),固定下板(4-1-3)包括定位孔II(4-1-3-1);所述的滑动片I(4-2-1)包含有三个斜方形槽口I(4-2-1-1),斜方形槽口I(4-2-1-1)分别沿滑动片I(4-2-1)的轴心圆周均匀分布;所述的固定片I(4-2-2)包含有三个直方形槽口I(4-2-2-1)、三个凹槽滑道I(4-2-2-2)以及三个圆孔I(4-2-2-3),直方形槽口I(4-2-2-1)、凹槽滑道I(4-2-2-2)以及圆孔I(4-2-2-3)分别沿固定片I(4-2-2)轴心圆周均匀分布;所述的滑动片II(4-3-1)包含有三个斜方形槽口II(4-3-1-1)以及三个斜圆柱形槽口(4-3-1-2),斜方形槽口II(4-3-1-1)以及斜圆柱形槽口(4-3-1-2)分别沿滑动片II(4-3-1)轴心圆周均匀分布;所述的固定片II(4-3-2)包括三个直方形槽口II(4-3-2-1)、三个凹槽滑道II(4-3-2-2)以及三个圆孔II(4-3-2-3),直方形槽口II(4-3-2-1)、凹槽滑道II(4-3-2-2)以及圆孔II(4-3-2-3)分别沿固定片II(4-3-2)轴心圆周均匀分布;所述的滑动片III(4-4-1)包含有三个斜方形槽口III(4-4-1-1),斜方形槽口III(4-4-1-1)分别沿滑动片III(4-4-1)轴心圆周均匀分布;凹槽滑道I(4-2-2-2)与滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)相配合,滑动杆(4-6)的上部分即圆柱形部分放置在滑动片I(4-2-1)中的斜方形槽口I(4-2-1-1)中,当顺时针转动滑动片I(4-2-1)时,滑动片I(4-2-1)沿径向向轴心方向推动滑动杆(4-6),使滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)沿着固定片I(4-2-2)中的凹槽滑道I(4-2-2-2)向轴心滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变小;当逆时针转动滑动片I(4-2-1)时,滑动片I(4-2-1)沿径向向轴心相反方向推动滑动杆(4-6),使滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)沿着固定片I(4-2-2)中的凹槽滑道I(4-2-2-2)向轴心相反方向滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变大;固定圆盘II(4-3)中的滑动片II(4-3-1)与固定片II(4-3-2)通过滑动杆(4-6)连接,滑动杆(4-6)的下部分即正方体部分放置在固定片II(4-3-2)中的直方形槽口II(4-3-2-1)中,凹槽滑道II(4-3-2-2)与滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)相配合,滑动杆(4-6)的上部分即圆柱形部分放置在滑动片II(4-3-1)中的斜方形槽口II(4-3-1-1)中,滑动杆(4-6)下面连接组织托架(4-7),当顺时针转动滑动片II(4-3-1)时,滑动片II(4-3-1)沿径向向轴心方向推动滑动杆(4-6),使滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)沿着固定片II(4-3-2)中的凹槽滑道II(4-3-2-2)向轴心滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变小;当逆时针转动滑动片II(4-3-1)时,滑动片II(4-3-1)沿径向向轴心相反方向推动滑动杆(4-6),使滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)沿着固定片II(4-3-2)中的凹槽滑道II(4-3-2-2)向轴心相反方向滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变大;固定圆盘III(4-4)中的滑动片III(4-4-1)与固定片III(4-4-2)通过滑动杆(4-6)连接,滑动杆(4-6)的下部分即正方体部分放置在固定片III(4-4-2)中的直方形槽口III(4-4-2-1)中,凹槽滑道III(4-4-2-2)与滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)相配合,滑动杆(4-6)的上部分即圆柱形部分放置在滑动片III(4-4-1)中的斜方形槽口III(4-4-1-1)中,滑动杆(4-6)下面连接组织托架(4-7),当顺时针转动滑动片III(4-4-1)时,滑动片III(4-4-1)沿径向向轴心方向推动滑动杆(4-6),使滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)沿着固定片III(4-4-2)中的凹槽滑道III(4-4-2-2)向轴心滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变小;当逆时针转动滑动片III(4-4-1)时,滑动片III(4-4-1)沿径向向轴心相反方向推动滑动杆(4-6),使滑动杆(4-6)中的凸槽(4-6-1)沿着固定片III(4-4-2)中的凹槽滑道III(4-4-2-2)向轴心相反方向滑动,可使组织托架所构成的圆形直径变大;固定圆盘I(4-2)三个组织托架所能形成的直径范围为100mm-150mm,固定圆盘II(4-3)三个组织托架所能形成的直径范围为50mm-100mm,固定圆盘III(4-4)三个组织托架所能形成的直径范围为0mm-50mm,固定圆盘I(4-2)与固定圆盘II(4-3)通过三个可伸缩万向联轴器(4-5)连接,可伸缩万向联轴器(4-5)中接头(4-5-1)的两端分别与固定片I(4-2-2)中的三个圆孔I(4-2-2-3)和固定片II(4-3-2)中的三个圆孔II(4-3-2-3)进行轴孔配合,圆孔I(4-2-2-3)圆心所在的直径为200mm,圆孔II(4-3-2-3)圆心所在的直径为150mm,圆孔I(4-2-2-3)以及圆孔II(4-3-2-3)在不同直径上,当圆孔I(4-2-2-3)与圆孔II(4-3-2-3)与可伸缩万向联轴器(4-5)轴孔配合时,使可伸缩万向联轴器(4-5)成30度角倾斜;固定圆盘II(4-3)与固定圆盘III(4-4)通过三个可伸缩万向联轴器(4-5)连接,可伸缩万向联轴器(4-5)中接头(4-5-1)的两端分别与固定片II(4-3-2)中的三个圆孔II(4-3-2-3)和固定片III(4-4-2)中的三个圆孔III(4-4-2-3)进行轴孔配合,圆孔II(4-3-2-3)圆心所在的直径为150mm,圆孔III(4-4-2-3)圆心所在的直径为100mm,圆孔II(4-3-2-3)以及圆孔III(4-4-2-3)在不同直径上,当圆孔II(4-3-2-3)与圆孔III(4-4-2-3)与可伸缩万向联轴器(4-5)轴孔配合时,使可伸缩万向联轴器(4-5)成30度角倾斜;通过固定圆盘I(4-2),固定圆盘II(4-3)、固定圆盘III(4-4)与可伸缩万向联轴器(4-5)的轴孔配合连接,使整个装置成锥形,符合人体乳腺组织(6)的形状;固定架(4-1)中的固定上板(4-1-1)与俯卧支架(5)通过螺钉连接,固定中板(4-1-2)上的槽口(4-1-2-1)与Z形连接片(4-1-4)的上端进行配合连接,Z形连接片(4-1-4)的下端与固定片I(4-2-2)的下表面焊接相连,固定下板(4-1-3)中的定位孔II(4-1-3-1)与固定上板(4-1-1)中的定位孔I(4-1-1-1)轴孔配合,固定中板(4-1-2)能在固定上板(4-1-1)与固定下板(4-1-3)形成的空间中转动,通过Z形连接片(4-1-4)使整个装置沿中心轴线轴向转动,从而防止可伸缩万向联轴器(4-5)所在位置阻碍对乳腺组织(6)进行穿刺活检。
3.根据权利要求1所述的MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,其特征在于:当进行乳腺活检手术时,患者俯卧于在MRI设备中辅助执行俯卧位乳腺活检手术的俯卧支架(5)上,乳腺组织(6)从支撑面上的两个开口中自然垂落,通过乳腺组织固定模块(4)将乳腺组织(6)固定;
手术前:乳腺组织固定模块(4)中的6个可伸缩万向联轴器(4-5)的长度可调范围为25mm-50mm;当所有的可伸缩万向联轴器(4-5)伸缩到最短状态,即每个可伸缩万向联轴器(4-5)的长度为25mm,此时装置的整体长度为50mm,组织托架(4-7)在固定圆盘I(4-2)上形成的直径为150mm,组织托架(4-7)在固定圆盘II(4-3)形成的直径为100mm,组织托架(4-7)在固定圆盘III(4-4)上形成的直径为50mm,即每个固定圆盘上的组织托架(4-7)所形成的固定乳腺组织(6)空间最大,最大可达直径分别为150mm、100mm及 50mm,可伸缩万向联轴器(4-5)长度为25mm,装置总长50mm的锥形空间,此时乳腺组织固定模块处于初始状态;当病人俯卧到手术俯卧支架(5)上之后,医生根据乳腺组织(6)的大小,首先调节可伸缩万向联轴器(4-5)的长度,使乳腺组织固定模块能完全覆盖住乳腺组织(6),其次依次调节乳腺组织固定模块中固定圆盘I(4-2)的三个组织托架(4-7)所形成的直径大小,固定圆盘II(4-3)的三个组织托架(4-7)所形成的直径大小及固定圆盘III(4-4)的三个组织托架(4-7)所形成的直径大小,使此乳腺组织固定模块能完全包裹住乳腺组织(6),使该乳腺组织固定模块能适应组织的大小,完成对乳腺组织(6)的固定;然后通过控制液压缸内的流量来控制液压缸的行走距离,既调整定位模块(1)使其行走距离为0mm,调整回转模块(3)使回转液压缸(3-1)旋转角度为0°,此时定位模块(1)中的X轴液压缸(1-1)和Y轴液压缸(1-2)远离乳腺组织(6),位于回转模块(3)上的穿刺模块(2)上的活检枪(2-2)中的活检外针(2-2-2)指向乳腺组织(6),俯仰机构(3-2)中的俯仰液压缸I(3-2-1)和俯仰液压缸II(3-2-2)行走距离为0mm,此为初始状态;将患者和核磁兼容的乳腺介入手术装置送入核磁成像仪内;
手术中:根据成像查看病灶点的具体位置,调整定位模块(1)中的X轴液压缸(1-1)和Y轴液压缸(1-2)使其处于患者一侧乳腺组织(6)的适当位置,当定位模块(1)调整到合适的位置后,驱动回转液压缸(3-1),使回转液压缸(3-1)能绕其轴心360°的旋转,回转液压缸(3-1)带动俯仰机构(3-2)旋转,旋转到离病灶点最近的方位,然后驱动俯仰机构(3-2)中的俯仰液压缸I(3-2-1)和俯仰液压缸II(3-2-2),调整穿刺机构(2)的俯仰角,使活检枪(2-2)对准病灶点,最后驱动穿刺液压缸(2-1),使活检枪(2-2)中的活检内针(2-2-1)插入到患者乳腺组织(6)内,由于活检枪(2-2)机构的工作原理是先使活检内针(2-2-1)末端的取样槽穿过病灶,再释放活检外针(2-2-2),利用活检外针(2-2-2)进入病灶时的产生的剪切力将病变组织切留在取样槽中,完成活检取样工作;取样时的剪切力是由压缩的活检取样弹簧(2-2-3)被释放时产生的弹性势能提供的;因此,执行活检取样工作时,只需要一个控制其前后运动的自由度即可使活检枪(2-2)机构完成上弦和发射、取样的动作,因此,穿刺液压缸(2-1)的前后运动可以使活检枪(2-2)完成工作,最后再驱动穿刺液压缸(2-1)让活检枪(2-2)取出组织;
手术后:当手术结束后,病人离开俯卧支架(5),先调节可伸缩万向联轴器(4-5)使之缩短为最短,恢复到初始状态,再调节组织托架(4-7)在固定圆盘I(4-2)上形成的直径为150mm,组织托架(4-7)在固定圆盘II(4-3)形成的直径为100mm,组织托架(4-7)在固定圆盘III(4-4)上形成的直径为50mm,即每个固定圆盘上的组织托架(4-7)所形成的固定乳腺组织(6)空间最大,最大可达固定圆盘I(4-2)三个组织托架(4-7)形成直径150mm,圆盘II(4-3)三个组织托架(4-7)形成的直径为100mm,固定圆盘III(4-4)三个组织托架(4-7)形成的直径为50mm,可伸缩万向联轴器(4-5)长度为25mm,装置总长50mm的锥形空间,恢复到初始状态,方便下一位病人的使用;当活检枪(2-2)取完组织后,调整定位模块(1)使行走距离为0mm,再驱动回转液压缸(3-1)使其旋转角度为0°,调整俯仰机构(3-2)中的俯仰液压缸I(3-2-1)和俯仰液压缸II(3-2-2)使其行走距离为0mm,恢复初始状态。
4.根据权利要求1所述的MRI下液压驱动差速运动回转式乳腺介入机器人,其特征在于:所述的一种核磁兼容的回转式乳腺介入机器人均采用非磁性材料制造,所有零件均是通过陶瓷轴承安装固定,与核磁环境兼容。
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