CN110393852B - 一种放射性粒子植入推针工作状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射性粒子植入推针工作状态监测系统，包括推针装置，所述推针装置包括动力源、推针底座及推针，还包括检测装置，所述检测装置用于采集推针压力值或者动力源扭矩值，所述检测装置电连接控制器，所述控制器用于实时监测反馈的检测值，并根据监测的检测值进行判断是否异常，并根据判断结果控制动力源驱动推针进行移动，所述控制器电连接检测记录分析软件系统，所述检测记录分析软件系统用于实时记录检测值，并进行分析，根据大量的测试数据计算推出每颗粒子推针所承受的压力范围或者动力源的扭矩范围。检测记录分析软件系统设置实验中测试出的压力范围，能够检测到粒子推针微小压力的变化，在发生异常时能够立即停止。

Description

一种放射性粒子植入推针工作状态监测系统

技术领域

本发明涉及放射性粒子植入设备技术领域，具体地涉及一种放射性粒子植入推针工作状态监测系统。

背景技术

内放射治疗是在CT或磁共振图像引导下，采用手术针植入放射性粒子杀死癌细胞，是恶性肿瘤的一种重要治疗手段。内放射治疗与普通手术根治切除治疗相比并发症较少，对患者创伤小。而相比外放疗，内放疗体现出更好的局部控制性，无论对于低危患者的单一内放射治疗还是中高危患者的外照射联合内放射治疗，都显现出更优的治疗效果。因此，内放射治疗在恶性肿瘤治疗中发挥着不可替代的作用。

传统的粒子植入时，采用手动驱动推针将放射性粒子从弹夹中推入到穿刺针并进一步推入到病灶中指定位置，在操作过程中很难在异常情况下及时了解并作出应对，且该方式放射性粒子还会对使医护人员受到放射性伤害，可靠性和安全性欠佳。

公告号为CN 109260586 A的专利文献公开了一种放射性粒子植入手术机器人，包括用于采集穿刺针6穿刺时所受轴向力的力反馈模块4，力反馈模块4可连接于滑块1104，力反馈模块4、弹夹模块3、粒子推送模块 22和穿刺针6可以同步滑动。力反馈模块4包括力反馈传感器，通过在工作过程中采集轴向力学信息，来实现力感知，然后通过映射模型将其传给主手操作端，具体应用中，若穿刺针6 受到轴向力超出预设范围或突然增加时，可以通过声音、图像、灯光、文字、震动等方式提示操作者，来实现力反馈。操作者通过得到的力反馈信息，实时调整穿刺针6与组织器官之间的作用力，避免实施过程中出现作用力过大的现象，从而来达到较好的实施效果。该机器人仅仅通过力反馈信息通过手动实时调整作用力，无法做到真正意义上的实时性，并且没有对力反馈进行实时分析处理，发生异常时无法立即停止，不能保证患者安全。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明目的是：提供了一种放射性粒子植入推针工作状态监测系统，根据大量的测试数据计算推出每颗粒子推针所承受的压力范围或者动力源的扭矩范围，检测记录分析软件系统设置实验中测试出的压力范围或者扭矩范围，能够检测到粒子推针微小压力的变化，在发生异常时能够立即停止，保证患者安全，保证设备安全及延长使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种放射性粒子植入推针工作状态监测系统，包括推针装置，所述推针装置包括动力源、推针底座及推针，还包括检测装置，所述检测装置用于采集推针压力值或者动力源扭矩值，所述检测装置电连接控制器，所述控制器用于实时监测反馈的检测值，并根据监测的检测值进行判断是否异常，并根据判断结果控制动力源驱动推针进行移动，所述控制器电连接检测记录分析软件系统，所述检测记录分析软件系统用于实时记录检测值，并进行分析，根据大量的测试数据计算推出每颗粒子推针所承受的压力范围或者动力源的扭矩范围。

优选的技术方案中，所述检测装置用于采集推针压力值，所述检测装置包括设置在推针底座上的压力传感器，所述压力传感器与推针尾端接触，所述压力传感器电连接压力变送器，所述压力变送器用于将压力传感器反馈的值进行转换，所述压力变送器电连接控制器。

优选的技术方案中，所述检测装置用于采集动力源扭矩值，所述检测装置包括与动力源输出端连接的扭矩传感器，所述扭矩传感器连接转换器，所述转换器电连接控制器。

优选的技术方案中，所述检测记录分析软件系统将实验中测试出的压力范围或者扭矩范围加上一定的冗余量，设置四个设定阈值，分别为第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值。

优选的技术方案中，控制器的判断操作包括：

如果第二阈值<检测值<第三阈值，则判断推针运行正常；

如果第三阈值<=检测值<第四阈值，则判断推针在推粒子的过程中出现异常，控制器控制降低动力源的速度并提示报警；

如果第四阈值<=检测值，则判断推针或者粒子卡壳，控制器立即停止驱动动力源对推针的操作，设备停止，并提醒人工进行确认；

如果第一阈值<检测值<=第二阈值，则判断推针在推粒子的过程中出现异常，控制器控制降低动力源的速度并提示报警；

如果检测值<=第一阈值，则判断推针脱落或断裂或者传感器故障，控制器立即停止驱动动力源对推针的操作，设备停止，并提醒人工进行确认。

优选的技术方案中，所述检测记录分析软件系统根据实验中测试出的压力范围或扭矩范围进行更新，并将数据更新至控制器。

优选的技术方案中，所述推针装置还包括粒子推送通道和穿刺针，所述穿刺针的粒子推送通道连通于粒子弹夹，所述粒子弹夹内设置有多个粒子，如果判断推针运行正常，检测记录分析软件系统根据检测值与粒子弹夹中剩余粒子数量的转换关系，计算粒子弹夹内剩余的粒子数量，根据实时记录的检测值计算实时剩余粒子数量。

优选的技术方案中，所述转换关系预先设置在检测记录分析软件系统中。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明根据大量的测试数据计算推出每颗粒子推针所承受的压力范围或者动力源的扭矩范围，检测记录分析软件系统设置实验中测试出的压力范围或者扭矩范围，能够检测到粒子推针微小压力的变化，在发生异常时能够立即停止，保证患者安全，保证设备安全及延长使用寿命。

2、检测记录分析软件系统可以为医生植入粒子提供压力大小或者扭矩大小的指导数据支撑，记录的检测数据可以作为手动粒子植入培训的参考。

3、粒子仓中剩余放射性粒子的数量及已植入的粒子数目可由传感器及软件分析出，便于监管放射源的去向，减少人工数粒子的工作量，统计的粒子数量相对准确。

4、提高了放射性粒子植入的自动化、数字化程度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明放射性粒子植入推针工作状态监测系统的结构示意图；

图2为本发明放射性粒子植入推针工作状态监测系统的电路原理框图；

图3为本发明放射性粒子植入推针工作状态监测系统的异常判断流程图；

图4为本发明检测值与粒子弹夹中剩余放射性粒子的数量的对应关系得到流程图；

图5为本发明实时计算粒子弹夹中剩余放射性粒子的数量的流程图。

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，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。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。

本发明放射性粒子植入推针工作状态监测系统，主要由以下几部分组成：推针装置检测装置、控制器和检测记录分析软件系统。检测装置用于采集推针压力值或者动力源扭矩值。

实施例1

本实施例的检测装置用于采集推针压力值，检测装置包括微型压力传感器和压力变送器。

如图1、2所示，推针装置10包含动力源11、推针底座12以及推针13，还包括粒子推送通道14和穿刺针15，穿刺针15的粒子推送通道14连通于粒子弹夹16，粒子弹夹16包括粒子存储仓17和弹簧18，粒子存储仓17内设置有多个粒子，穿刺针15刺入病灶30。动力源11驱动推针底座12运动，推针13固定在推针底座12上。

微型压力传感器20固定于推针底座12上，跟推针13尾端接触。微型压力传感器20用于采集推针13的推力。

压力传感器20电连接压力变送器，压力变送器电连接控制器，控制器电连接检测记录分析软件系统。

压力变送器用于将压力传感器反馈的值转换为控制器能够识别的数据。

控制器实时监测压力值，并根据监测的检测值进行判断是否异常以及驱动推针进行移动。

检测记录分析软件系统可以安装于上位机或者移动终端上，用于实时记录检测反馈值，并进行分析。

控制器驱动动力源11带动推针13向前移动推动粒子40通过粒子推送通道14、穿刺15针进入病灶30。

实施例2检测装置也用于采集动力源扭矩值，检测装置包括扭矩传感器和转换器，扭矩传感器与动力源输出端连接，扭矩传感器连接转换器，转换器电连接控制器。转换器用于将扭矩传感器采集的数据转换为控制器能够识别的数据。其他结构与实施例1的结构相同。

通过在前期实验过程中，压力传感器或扭矩传感器实时检测推针推每颗放射性粒子动作过程中的压力传感器或扭矩传感器反馈值，并通过压力变送器或转换器和控制器传送给检测记录分析软件系统，检测记录分析软件系统分别记录每颗放射性粒子推出过程中压力传感器或扭矩传感器的反馈值，根据大量的测试数据计算出推出每颗粒子推针所承受的压力范围或动力源的扭矩范围。

在后期实际使用过程中，检测记录分析软件系统将实验中测试出的压力范围或扭矩范围加上一定的冗余量，设置阈值，共四个设定值，分别为第一阈值（下下限）、第二阈值（下限）、第三阈值（上限）、第四阈值（上上限）。在控制器中，控制器实时监测压力传感器或者扭矩传感器的反馈值，控制器中对检测值进行判断处理。

如图3所示，控制器具体的判断处理如下：

1.如果（下限<检测值<上限），则说明推针运行正常；

2.如果（上限<=检测值<上上限），则说明推针在推粒子的过程中出现异常，控制器将推针动力源的速度降低并提示报警；

3.如果（上上限<=检测值），则说明推针或者粒子卡壳，控制器立即停止驱动动力源对推针的操作，设备停止，并提醒人工进行确认，排除故障后再恢复运行。

4.如果（下下限<检测值<=下限），则说明推针在推粒子的过程中出现异常，控制器将推针动力源的速度降低并提示报警；

5.如果（检测值<=下下限），则说明推针脱落或断裂或者传感器故障，控制器立即停止驱动动力源对推针的操作，设备停止，并提醒人工进行确认，排除故障后再恢复运行。

因为在前期的实验数据中的放射性粒子的尺寸由于生产公差方面的原因，可能有些能正常推出的粒子所反馈的检测值在（上限--上上限）或（下下限—下限）之间，若这些数据经过多次的手术证明是正常的，则检测记录分析软件系统对压力或扭矩的正常范围进行更新，并将数据更新到控制器中，作为之后的控制依据。

检测记录分析软件系统可以为医生植入粒子提供压力大小的指导数据支撑。

能够检测到粒子推针微小压力或者动力源的扭矩的变化，在发生异常时能够立即停止，保证患者安全，保证设备安全及延长使用寿命。

记录的压力或扭矩数据可以作为手动粒子植入培训的参考。

在判断推针运行正常的情况下，如图4所示，通过在前期实验过程中，压力传感器或者扭矩传感器实时检测推针推每颗放射性粒子动作过程中的压力传感器或者扭矩传感器反馈值，并通过压力变送器和控制器传送给检测记录分析软件系统，检测记录分析软件系统分别记录每颗放射性粒子推出过程中压力传感器或者扭矩传感器的反馈值，以及当前粒子弹夹中剩余放射性粒子的数量。

通过大量的测试数据，得出正常推出粒子的过程中压力传感器或者扭矩传感器的反馈值跟粒子弹夹中剩余放射性粒子的数量的对应关系，计算得到转换关系公式。将该转换关系预先设置于检测记录分析软件系统中。

后期使用过程中，在判断推针运行正常的情况下，检测记录分析软件系统记录压力传感器实时压力或扭矩反馈值，根据预先设置的转换关系计算出当前粒子弹夹中剩余放射性粒子的数量，并提供给医护人员作为参考。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种放射性粒子植入推针工作状态监测系统，包括推针装置，所述推针装置包括动力源、推针底座及推针，其特征在于，还包括检测装置，所述检测装置用于采集推针压力值或者动力源扭矩值，所述检测装置电连接控制器，所述控制器用于实时监测反馈的检测值，并根据监测的检测值进行判断是否异常，并根据判断结果控制动力源驱动推针进行移动，所述控制器电连接检测记录分析软件系统，所述检测记录分析软件系统用于实时记录检测值，并进行分析，根据大量的测试数据计算推出每颗粒子推针所承受的压力范围或者动力源的扭矩范围；

所述检测记录分析软件系统将实验中测试出的压力范围或者扭矩范围加上一定的冗余量，设置四个设定阈值，分别为第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值；

控制器的判断操作包括：

如果第二阈值<检测值<第三阈值，则判断推针运行正常；

如果第三阈值≤ 检测值<第四阈值，则判断推针在推粒子的过程中出现异常，控制器控制降低动力源的速度并提示报警；

如果第四阈值≤ 检测值，则判断推针或者粒子卡壳，控制器立即停止驱动动力源对推针的操作，设备停止，并提醒人工进行确认；

如果第一阈值<检测值≤ 第二阈值，则判断推针在推粒子的过程中出现异常，控制器控制降低动力源的速度并提示报警；

如果检测值≤ 第一阈值，则判断推针脱落或断裂或者传感器故障，控制器立即停止驱动动力源对推针的操作，设备停止，并提醒人工进行确认；

所述推针装置还包括粒子推送通道和穿刺针，所述穿刺针的粒子推送通道连通于粒子弹夹，所述粒子弹夹内设置有多个粒子，如果判断推针运行正常，检测记录分析软件系统根据检测值与粒子弹夹中剩余粒子数量的转换关系，计算粒子弹夹内剩余的粒子数量，根据实时记录的检测值计算实时剩余粒子数量。

2.根据权利要求1所述的放射性粒子植入推针工作状态监测系统，其特征在于，所述检测装置用于采集推针压力值，所述检测装置包括设置在推针底座上的压力传感器，所述压力传感器与推针尾端接触，所述压力传感器电连接压力变送器，所述压力变送器用于将压力传感器反馈的值进行转换，所述压力变送器电连接控制器。

3.根据权利要求1所述的放射性粒子植入推针工作状态监测系统，其特征在于，所述检测装置用于采集动力源扭矩值，所述检测装置包括与动力源输出端连接的扭矩传感器，所述扭矩传感器连接转换器，所述转换器电连接控制器。

4.根据权利要求1所述的放射性粒子植入推针工作状态监测系统，其特征在于，所述检测记录分析软件系统根据实验中测试出的压力范围或扭矩范围进行更新，并将数据更新至控制器。

5.根据权利要求1所述的放射性粒子植入推针工作状态监测系统，其特征在于，所述转换关系预先设置在检测记录分析软件系统中。

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