CN111658021A - 一种通用化前列腺穿刺装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通用化前列腺穿刺装置，包括三轴运动模块和穿刺模块；穿刺模块设置在三轴运动模块上，三轴运动模块包括x方向运动机构、y方向运动机构和z方向运动机构，穿刺模块通过三轴运动模块实现x方向、y方向和z方向上的移动；穿刺模块包括固定板、旋转机构、安装座、超声探头锁紧装置和穿刺针组件；旋转机构、安装座设置在固定板上，安装座可通过旋转机构实现角度调整；穿刺针组件通过第五、第六电机实现精细调节；还包括控制器和控制手柄，控制手柄通过控制器对三轴运动模块、第四电机、第五直线电机和第六直线电机进行控制。本发明可通过控制手柄实现穿刺模块多轴平面内的移动，操作更加灵活方便，且降低设备成本及人为因素影响。

Description

一种通用化前列腺穿刺装置
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种通用化前列腺穿刺装置。
背景技术
前列腺癌疾病高发，前列腺穿刺技术是早期前列腺癌诊断的关键技术。前列腺癌是男性泌尿系统常见的恶性肿瘤，近年来我国前列腺癌发病率急剧上升。我国前列腺癌新发患者中早期肿瘤患者约为30％，远低于欧美50-60％的水平，因此大量患者丧失了根治性治疗的机会，患者预后较差。前列腺穿刺技术是前列腺癌早期诊断的金标准，其技术水平的高低与早期肿瘤患者的发现密切相关。
前列腺穿刺技术对操作医生经验及操作技术要求较高。现有前列腺穿刺技术通常以来B超定位下的穿刺组织获得，操作者需要徒手操作探头与穿刺设备，部分基层医院由于缺乏B超等必须设备甚至需要手指引导下完成穿刺，穿刺稳定性、损伤风险较大。持续稳定而较高的穿刺阳性率需要操作者丰富的临床经验及稳定的双手操作水平为保证。入门者学习曲线陡峭，需要较长时间的练习才能实现高水平操作，需要进一步降低操作难度，通过技术进步弥补操作者经验、操作水平差异所致的系统误差。
前列腺穿刺探头缺乏通用化设计，设备更换成本巨大。目前国内高水平前列腺穿刺机构均依赖于昂贵的穿刺探头作为保证，不同厂家设备之间缺乏兼容性，需要通用性的设计方案满足不同厂家探头间的设计差异，在成本最优的基础上实现高水平的操作。
发明内容
为解决上述背景技术中出现的问题，本发明提出一种通用化前列腺穿刺装置，通过通用化探头设计，利用一体化设计的操作手柄，实现6轴平面内前列腺穿刺的完成，具有成本减低、操作简易、定位准确的优点。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种通用化前列腺穿刺装置，其特殊之处在于：
包括三轴运动模块和穿刺模块；
所述穿刺模块设置在三轴运动模块上，所述三轴运动模块包括x方向运动机构、y方向运动机构和z方向运动机构，所述穿刺模块通过三轴运动模块实现x方向、y方向和z方向上的移动；
所述穿刺模块包括固定板、旋转机构、安装座、超声探头锁紧装置和穿刺针组件；所述旋转机构、安装座设置在固定板上，安装座可通过旋转机构实现角度调整，
所旋转机构包括第四电机、主动齿轮、从动齿轮和转轴，所述第四电机固定在固定板上，第四电机的输出轴与主动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮与转轴连接，转轴通过轴承座设置在固定板上，所述安装座固定在转轴上，所述安装座上还设有抱闸机构，抱闸机构用于对第四电机进行锁止；
所述超声探头锁紧装置固定在转轴的端部；
所述穿刺针组件包括微调机构、行针机构和穿刺针锁紧装置，所述微调机构设置在安装座上，所述穿刺针锁紧装置设置在微调机构上，行针机构固定在穿刺针锁紧装置上；
所述超声探头锁紧装置和穿刺针锁紧装置分别为第一三爪卡盘和第二三抓卡盘，且第一三爪卡盘和第二三抓卡盘同心设置；
所述穿刺针锁紧装置可通过微调机构实现对于超声探头锁紧装置的相对运动；
所述微调机构包括第五直线电机、第五动子座，第五直线电机固定在安装座上，第二三爪卡盘固定在第五动子座上；
所述行针机构包括第六直线电机，壳体、活塞，所述第六直线电机设置在壳体外部；所述活塞设置在壳体内部，活塞的一侧和壳体之间设置有压缩弹簧，另一侧设置有与穿刺针固定的连接件，所述活塞的上部穿过壳体，所述第六直线电机的动子端部设有电磁铁，所述电磁铁可以吸附活塞上部；
还包括控制器和控制手柄，所述控制手柄通过控制器对三轴运动模块、第四电机、第五直线电机和第六直线电机进行控制。
进一步地，上述x方向运动机构包括第一动子座、第一直线电机。
进一步地，上述y方向运动机构包括第二动子座、第二直线电机，所述第二直线电机固定在第一动子座上。
进一步地，上述z方向运动机构包括第三动子座、第三直线电机，所述第三直线电机固定在第二动子座，所述固定板安装在第三动子座上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明穿刺模块可通过单一控制手柄实现穿刺模块左右、前后和上下方向的移动，减少人为因素对手术的影响，且操作更加灵活方便；
2)本发明穿刺模块中采用三爪卡盘对超声探头和穿刺针进行夹持，可适应不同厂家、不同型号的穿刺探头，适应性强，两个三爪卡盘同心设置，利用三爪卡盘的夹持圆柱体可定心的原理，使超声探头和穿刺针的轴心保持同一平面，便于操作人员进行定位；
3)本发明穿刺模块中，通过手柄实现穿刺针可相对于超声探头进行相对移动，便于解放医生双手，医生可将主要精力用于分析图像对穿刺位置进行调整，节省体力，定位精度高，缩短手术时间，减少患者痛苦，提高了手术成功率；
4)本发明穿刺模块中，超声探头和穿刺针可通过旋转机构进行角度调整，在手术时，空间利用更灵活，患者上病床后不需要再进行姿势调整。
附图说明
图1为本发明装置的正视图；
图2为图1的右视图；
图3为行针机构在上膛时的内部视图；
图4为行针机构在发射后的内部视图；
图5为本发明装置的控制器和控制手柄结构图。
图中：1、固定板；2、安装座；3、第四电机；4、主动齿轮；5、从动齿轮；6、转轴；7、轴承座；8、抱闸机构；9、第一三爪卡盘；10、第二三爪卡盘；11、第五直线电机；12、第五动子座；13、第六直线电机；14、壳体；15、活塞；16、压缩弹簧；17、穿刺针；18、电磁铁；19、控制器；20、控制手柄；21、第一动子座；22、第一直线电机；23、第二动子座；24、第二直线电机；25、第三动子座；26、第三直线电机；27、超声探头；28、杆部；29、旋钮；30、第一按钮；31、第二按钮。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
实施例1
参见图1至图4，一种通用化前列腺穿刺装置，包括三轴运动模块和穿刺模块。
所述穿刺模块设置在三轴运动模块上，所述三轴运动模块包括x方向运动机构、y方向运动机构和z方向运动机构，所述穿刺模块通过三轴运动模块实现x方向、y方向和z方向上的移动。所述x方向运动机构包括第一动子座21、第一直线电机22。所述y方向运动机构包括第二动子座23、第二直线电机24，所述第二直线电机24固定在第一动子座21上。所述z方向运动机构包括第三动子座25、第三直线电机26，所述第三直线电机26固定在第二动子座23，所述固定板1安装在第三动子座25上。
所述穿刺模块包括固定板1、旋转机构、安装座2、超声探头锁紧装置和穿刺针组件；所述旋转机构、安装座2设置在固定板1上，安装座2可通过旋转机构实现角度调整。
所旋转机构包括第四电机3、主动齿轮4、从动齿轮5和转轴6，所述第四电机3固定在固定板1上，第四电机3的输出轴与主动齿轮4连接，主动齿轮4与从动齿轮5啮合，从动齿轮5与转轴6连接，转轴6通过轴承座7设置在固定板1上，所述安装座2固定在转轴6上，所述安装座2上还设有抱闸机构8，抱闸机构8用于对第四电机3进行锁止。所述超声探头锁紧装置固定在转轴6的端部。
所述穿刺针组件包括微调机构、行针机构和穿刺针锁紧装置，所述微调机构设置在安装座2上，所述穿刺针锁紧装置设置在微调机构上，行针机构固定在穿刺针锁紧装置上；所述超声探头锁紧装置和穿刺针锁紧装置分别为第一三爪卡盘9和第二三爪卡盘10，且第一三爪卡盘9和第二三爪卡盘10同心设置。第一三爪卡盘9和第二三爪卡盘10可以夹装不同厂家不同尺寸的产品，大大提高其通用性。
所述穿刺针锁紧装置可通过微调机构实现对于超声探头锁紧装置的相对运动。
所述微调机构包括第五直线电机11、第五动子座12，第五动子座12固定在安装座2上，第二三爪卡盘9固定在第五动子座12上；所述行针机构包括第六直线电机13、壳体14、活塞15，所述第六直线电机13设置在壳体14外部；所述活塞15设置在壳体14内部，活塞15的一侧和壳体14之间设置有压缩弹簧16，另一侧设置有与穿刺针17固定的连接件。所述第六直线电机13的动子端部设有电磁铁18，所述电磁铁18可以吸附活塞15上部，壳体14上部开设有窗口，活塞15的上部伸出窗口，该窗口防止活塞15产生旋转，利于固定穿刺针17，所述穿刺针17可通过螺纹固定在连接件内。
本实施例的实现过程为：
本发明通用化前列腺穿刺装置固定在手术台上，通过第一三爪卡盘9固定超声探头27，通过第二三爪卡盘10固定行针机构，将穿刺针17的尾部穿过壳体，通过连接件固定在活塞15上，第六直线电机13的动子伸出，直至电磁铁18接触活塞15的上部，电磁铁18通电后吸附活塞，第六直线电机13的动子回缩，带动活塞15向左移动。根据患者的位置，对穿刺模块的空间位置进行粗调，通过控制第一直线电机22、第二直线电机24、第三直线电机26来快速将穿刺模块移动到患者的肛门处，然后将控制第一直线电机22使穿刺模块沿x轴移动，超声探头27伸入直肠内；超声探头27获取图像，医生根据图像中病灶的位置，选择是否要对穿刺针17的角度、以及穿刺针17和超声探头27的相对位置进行调整。若要对穿刺针17的角度进行调整，需要通过第四电机3带动主动齿轮4，主动齿轮4与从动齿轮5啮合，从而带动转轴6转动，最终实现穿刺组件转动，待到达目标角度后，第四电机3断电停止转动，抱闸机构8立即抱死转轴6。若要对穿刺针17和超声探头27的相对位置进行调整，需要通过第五直线电机11转动，实现穿刺针17上下移动，直到穿刺针17到达目标位置。最后进行穿刺，此时电磁铁18断电，活塞15在压缩弹簧16的作用下快速射出，穿刺针17进入病灶处提取病变组织。
实施例2
参见图1-图5，本实施例与实施例1的不同之处在于：还包括控制器19和控制手柄20，所述控制手柄20通过控制器19对三轴运动模块、第四电机3、第五直线电机11和第六直线电机13进行控制。
控制器19内包括控制电路，所述控制手柄20与控制器19连接，医生通过操作控制手柄20，从而对三轴运动模块、第四电机3、第五直线电机11和第六直线电机13进行控制。控制手柄20从下到上包括杆部28，旋钮29和第一按钮30、第二按钮31。
从图5的右侧方向看，控制手柄20左右摆动，控制第一直线电机22运动，实现x方向的进给；控制手柄20前后摆动，控制第二直线电机24转动，实现y方向进给。
旋钮29可上下进行移动，分三个档位，分别为+1档、0档和-1档。当旋钮29在+1档，旋转旋钮29，控制第五直线电机11转动，实现穿刺针7相对于超声探头6之间的位置调整；当旋钮在0档，旋转旋钮29，控制第四电机3转动，实现穿刺组件角度调整；当旋钮29在-1档，旋转旋钮29，控制第五直线电机11转动，第三直线电机26转动，实现z方向进给。
按压第一按钮30，同时控制手柄20向前移动，第六直线电机13的动子伸出；按压第一按钮30同时控制手柄20向后移动，电磁铁18通电，第六直线电机13的动子回缩，此时电磁铁18吸附活塞向左运动；按压第二按钮31，电磁铁18断电，活塞15以及穿刺针17在压缩弹簧16的作用下向右射出。
以上所述实施例仅仅是为充分说明本发明而所列举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种通用化前列腺穿刺装置，其特征在于：
包括三轴运动模块和穿刺模块；
所述穿刺模块设置在三轴运动模块上，所述三轴运动模块包括x方向运动机构、y方向运动机构和z方向运动机构，所述穿刺模块通过三轴运动模块实现x方向、y方向和z方向上的移动；
所述穿刺模块包括固定板(1)、旋转机构、安装座(2)、超声探头锁紧装置和穿刺针组件；所述旋转机构、安装座(2)设置在固定板(1)上，安装座(2)可通过旋转机构实现角度调整，
所旋转机构包括第四电机(3)、主动齿轮(4)、从动齿轮(5)和转轴(6)，所述第四电机(3)固定在固定板(1)上，第四电机(3)的输出轴与主动齿轮(4)连接，主动齿轮(4)与从动齿轮(5)啮合，从动齿轮(5)与转轴(6)连接，转轴(6)通过轴承座(7)设置在固定板(1)上，所述安装座(2)固定在转轴(6)上，所述安装座(2)上还设有抱闸机构(8)，抱闸机构(8)用于对第四电机(3)进行锁止；
所述超声探头锁紧装置固定在转轴(6)的端部；
所述穿刺针组件包括微调机构、行针机构和穿刺针锁紧装置，所述微调机构设置在安装座(2)上，所述穿刺针锁紧装置设置在微调机构上，行针机构固定在穿刺针锁紧装置上；
所述超声探头锁紧装置和穿刺针锁紧装置分别为第一三爪卡盘(9)和第二三爪卡盘(10)，且第一三爪卡盘(9)和第二三爪卡盘(10)同心设置；
所述穿刺针锁紧装置可通过微调机构实现对于超声探头锁紧装置的相对运动；
所述微调机构包括第五直线电机(11)、第五动子座(12)，第五直线电机(11)固定在安装座(2)上，第二三爪卡盘(9)固定在第五动子座(12)上；
所述行针机构包括第六直线电机(13)、壳体(14)、活塞(15)，所述第六直线电机(13)设置在壳体(14)外部；所述活塞(15)设置在壳体(14)内部，活塞(15)的一侧和壳体(14)之间设置有压缩弹簧(16)，另一侧设置有与穿刺针(17)固定的连接件，所述活塞(15)的上部穿过壳体(14)，所述第六直线电机(13)的动子端部设有电磁铁(18)，所述电磁铁(18)可以吸附活塞(15)上部；
还包括控制器(19)和控制手柄(20)，所述控制手柄(20)通过控制器(19)对三轴运动模块、第四电机(3)、第五直线电机(11)和第六直线电机(13)进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种通用化前列腺穿刺装置，其特征在于：
所述x方向运动机构包括第一动子座(21)、第一直线电机(22)。
3.根据权利要求2所述的一种通用化前列腺穿刺装置，其特征在于：
所述y方向运动机构包括第二动子座(23)、第二直线电机(24)，所述第二直线电机(24)固定在第一动子座(21)上。
4.根据权利要求3所述的一种通用化前列腺穿刺装置，其特征在于：
所述z方向运动机构包括第三动子座(25)、第三直线电机(26)，所述第三直线电机(26)固定在第二动子座(23)，所述固定板(1)安装在第三动子座(25)上。
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