CN111839592B - 一种前列腺检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种前列腺检测装置,包括升降机构、步进器、具有转动和伸缩功能的机械臂,所述机械臂转动连接在升降机构上,所述步进器转动连接在机械臂上,所述步进器包括一可转动的移动部,所述移动部端部固定连接有用于安装探头的安装部,所述机械臂上设置有用于监测其转动和伸缩位移量的检测元件,所述步进器上也设置有用于监测其转动和移动位移量的检测元件。本装置能够跟随患者的移动而移动,并同步反馈位移的变化量,同时保持超声探头对于前列腺的恒定压力,最大化减少图像变形,保证检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备领域,尤其是涉及一种前列腺检测装置。
背景技术
近年来随着影像学技术的发展,尤其MRI检查技术的广泛应用,前列腺癌灶的检出率也越来越高,但前列腺穿刺活检仍是目前诊断前列腺癌的“金标准”。MRI检查对前列腺组织有较高的分辨率,病变检出率高,对穿刺定位具有良好的指导意义。MRI与经直肠超声(transrectal ultrasonography,TRUS)技术相结合,即MRI-TRUS融合作为引导前列腺穿刺活检的新技术,既能够通过MRI精准定位,又结合了超声的实时定位,可提高穿刺准确性,减少因影像学定位误差导致的前列腺癌误诊或漏诊。
在进行检测时,探头插入人体内,由于不适感或疼痛,患者会移动位置,导致探头初始预设好的位置发生了偏差,但检测系统又不能得到位移的反馈,导致图像比对出现误差和不精准,影响检测结果,同时探头对腺体的压力不能保持恒定,容易使列腺的变形得到不准确的图像,因此需要开发一套新的检测装置,能够有效的规避上述缺陷。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种能够跟随患者同步移动并即时反馈位移变化数据且保持超声探头对于前列腺的恒定压力,最大化减少图像变形的前列腺检测装置。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种前列腺检测装置,包括升降机构、步进器、具有转动和伸缩功能的机械臂,所述机械臂转动连接在升降机构上,所述步进器转动连接在机械臂上,所述步进器包括一可转动的移动部,所述移动部端部固定连接有用于安装探头的安装部,所述机械臂上设置有用于监测其转动和伸缩位移量的检测元件,所述步进器上也设置有用于监测其转动和移动位移量的检测元件。
进一步的,所述机械臂包括第一关节和第二关节,所述第一关节后端带锁定功能的转动连接在升降机构上,所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上,所述第二关节包括一可上下转动的伸缩部。
进一步的,所述第一关节包括第一关节臂和第二关节臂,所述第一关节臂后端带锁定功能的转动连接在升降机构上,所述第二关节臂后端带锁定功能的转动连接在第一关节臂前端上,所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂前端上。
进一步的,所述第二关节具有一连接部,所述连接部后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上,所述伸缩部转动连接在连接部上。
进一步的,所述伸缩部包括剪叉式伸缩件和驱动组件,所述剪叉式伸缩件后端转动连接在连接部上,所述驱动组件安装在连接部上并与剪叉式伸缩件后端部传动连接,以驱使剪叉式伸缩件做伸缩运动。
进一步的,所述驱动组件包括两个气弹簧,气弹簧的一端转动连接在连接部上,另一端转动连接在剪叉式伸缩件上。
进一步的,所述机械臂还包括一第三关节,所述第三关节后端固定连接在第二关节前端上,步进器转动连接在第三关节前端上。
进一步的,所述步进器包括一转动连接在第三关节上的导套,所述移动部滑动并转动连接在导套内。
进一步的,所述导套上设置有驱使移动部沿导套轴向移动的驱动件。
进一步的,所述检测元件为磁旋转编码器。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本装置通过多自由度的机械臂和具有移动和转动功能的步进器之间的配合,使得安装在步进器上的探头能够跟随病患的移动而同步移动,并同步反馈位移的变化量,步进连接支架多向无限制的运动可让超声探头在整个腺体中自由灵活地活动,平衡技术能将探头支撑在任何位置,保证检测结果的准确性。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例去除台车后的结构示意图。
图3为本发明实施例中机械臂的结构示意图。
图4为本发明实施例中机械臂第二关节内部的结构示意图。
图5为本发明实施例中步进器的结构示意图。
图6为本发明实施例中移动部的结构示意图。
图7为本发明实施例中安装部的结构示意图。
图8为本发明实施例中定位片与滑槽平配合的结构示意图。
图9为本发明实施例中定位片的结构示意图。
图中:1-台车,11-万向转轮,12-电动升降柱,13-显示器,2-机械臂,21-第一关节,211-第一关节臂,212-第二关节臂,213-锁紧螺柱,22-第二关节,221-连接部,222-伸缩部,223-扇形活动块,224-气弹簧,225-锁紧螺栓,226-销轴,227-锁定扣,228-圆柱锁扣,229-转轴,23-第三关节,231-后端支架,232-连杆,233-前端支架,3-步进器,31-导套,32-旋钮,33-转动槽,4-检测元件,5-移动部,51-齿条,52-插杆,53-旋转部,54-连接杆,55-齿圈,6-安装部,61-底座,62-探头锁扣,63-插孔,64-滑槽,65-定位珠,66-定位片,661-定位孔,662-定位槽,7-探头。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效作详细说明。
如图1-2所示,一种前列腺检测装置,包括台车1、升降机构、步进器3和机械臂2。
台车1底部设置有四个带制动的万向转轮11,本实施例中,万向转轮11的制动采用联动制动结构,通过一个脚踏控制四个万向转轮11的制动。以便于台车的稳固。升降机构固定安装在台车上,台车上安装有相应的中控系统。
升降机构优选电动升降柱12,机械臂2后端转动连接在电动升降柱的升降轴上,电动升降柱12的升降轴顶部连接有一显示器13。
如图3-4所示,机械臂2包括第一关节21、第二关节22和第三关节23。
第一关节21包括第一关节臂211和第二关节臂212,第一关节臂211后端带锁定功能的转动连接在电动升降柱12的升降轴上,第二关节臂212后端带锁定功能的转动连接在第一关节臂211前端上,第二关节22后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂212前端上。第一关节21的两个关节臂实现了整个机械臂2的大角度转动,进而保证了机械臂2的活动范围;使用时,调整好第一关节21的角度并锁死。第一关节臂211包括锁紧块和锁紧螺柱213,锁紧块的两端分别具有一通孔,中部具有一连通两通孔的锁紧槽,锁紧螺柱螺接在锁紧槽中部,第二关节臂后端固定连接有一凸轴,电动升降柱的升降轴套接在锁紧块后端通孔内,凸轴套接在锁紧块前端通孔内,当旋紧锁紧螺柱213时,锁紧槽缩小,从而将两通孔内的升降轴和凸轴锁死,从而使得第一关节臂锁紧在升降轴上,第二关节臂锁紧在第一关节臂上。
第二关节22包括连接部221和伸缩部222,连接部221后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂212前端上,伸缩部222转动连接在连接部221上。连接部221后端通过一销轴226转动连接在第二关节臂212上,并通过一锁紧螺栓225用于锁紧该销轴226。
其中,伸缩部222包括剪叉式伸缩件和驱动组件,剪叉式伸缩件后端转动连接在连接部的一转轴229上,驱动组件安装在连接部上并与剪叉式伸缩件后端部传动连接,以驱使剪叉式伸缩件做伸缩运动。
本实施例中,驱动组件包括两个气弹簧224,气弹簧224的一端转动连接在连接部221上,另一端转动连接在剪叉式伸缩件上,利用气弹簧224自身所具有的阻尼,保证伸缩部222在无外力作用下能够保持在该状态,不会发生自由下落。
本实施例中,剪叉式伸缩件固定连接有两个扇形活动块223,连接部221上设置有锁紧组件,该锁紧组件包括一锁定扣227和圆柱锁扣228,锁定扣227用于驱动圆柱锁扣228移动,该圆柱锁扣228作用在扇形活动块223上,当圆柱锁扣228锁紧扇形活动块223时,剪叉式伸缩件既不能伸缩也不能上下转动。
第三关节23包括一连杆232,连杆232的两端均固定连接一U形支架,其后端支架231固定连接在剪叉式伸缩件前端,其前端支架233转动连接在步进器上;连杆232可以小范围内旋转,使得步进器上的夹持探头因病人体位移动时能够跟随上扬或下倾,避免前列腺被探头压迫。
如图5-6所示,步进器3包括一导套31和滑动并转动连接在导套内的移动部5。
导套31的两相对侧壁上分别设置有一三角形转动槽33,第三关节23前端支架233分别转动连接在该三角形转动槽33内,该三角形转动槽33使得步进器3既能够转动,同时也用于限制步进器3的转动角度。
导套31上设置有驱使移动部5沿导套轴向移动的驱动件,其中驱动件为一带有齿轮的旋钮32,移动部5侧壁上设置有旋钮齿轮相啮合的齿条51,通过旋转旋钮32,进而控制移动部5沿导套轴向的移动。移动部5内固定设置有连接杆54,连接杆54前端固定连接有齿圈55,连接杆54后端固定连接一旋转部53,直接转动旋转部53,使得移动部5能够在导套31内转动。齿圈55与一测量轮相啮合,并在测量轮旁侧设置检测元件用以检测移动部的转动位移量。
如图7-9所示,移动部5前端可拆卸的连接有一用于安装探头的安装部6,该安装部6包括一底座61、探头锁扣62和定位片66,底座61上设置有卡槽,探头7后端放置在该卡槽内,锁紧探头锁扣62进而将探头7固定在安装部上;底座61上还设置有插孔63,移动部5前端设置有插入插孔的插杆52,插杆52前端设置有环形凹槽,底座61侧壁上设置有连通插孔的滑槽64,定位片66滑动连接在该滑槽64内,当定位片66插入滑槽64内时,定位片66底部刚好嵌入插杆的凹槽内,从而将插杆52固定避免插杆脱离安装部6;滑槽64的入口处设置有定位珠65,定位片66的底部末端设置有两个定位孔661和连通两个定位孔的定位槽662,定位槽662的深度小于定位孔661的深度,当定位片66插入滑槽64内时,定位珠665先嵌入前端的定位孔,随着定位片66的推进,定位珠65沿定位槽662滑动至进入后端的定位孔内,从而定位片全部送入滑槽,且定位珠卡住定位片,避免定位片在无外力作用下脱离滑槽。
机械臂2上设置有用于监测其转动和伸缩位移量的检测元件4,所述步进器上也设置有用于监测其转动和移动位移量的检测元件4,优选的,检测元件4为磁旋转编码器。
其中,第二关节22的连接部221和伸缩部222连接处上设置有两个磁旋转编码器,一个用于检测伸缩部的伸缩位移量,一个用于检测伸缩部的上下转动位移量。
第三关节23的前端支架与三角形转动槽的连接处设置有一个磁旋转编码器,用于检测步进器的转动位移量。
步进器3中设置有两个磁旋转编码器,一个用于检测移动部的移动位移量,一个用于检测移动部的转动位移量。
本装置可以采用侧扫式、端扫式,下面具体说明侧扫式操作:
1、将机械臂延长约三分之二的范围,使用电动升降柱调整机械臂的高度,确保机械臂与地面平行。
2、将步进器定位到大约至病患高度(与追踪器平行,与地面平行)。
3、将步进器置于完全插入/缩回之间的中间位置。解锁第一关节和脚轮制动器。
4、将探头放入患者体内,机械臂和步进器应与插入到患者直肠的探头保持水平。通过升降柱上升或下降机械臂。
5、旋转步进器,调整第一关节,直到探头接近前列腺腺体中部,并在成像视野中合理居中。确保超声探头保持在这样的位置:即显示的图像是位于腺体中部的前列腺,位于成像视野的中心。
6、锁定第一关节和台车脚轮。
前列腺腺体位于前列腺中部,位于成像视野的中心,按照显示的动画图像:逆时针旋转探头,直到刚好超出前列腺的右侧边缘。
顺时针旋转探头直到整个前列腺可以看到。
端扫式:
1.确保超声探头处于这样的位置,即显示的图像是前列腺中部的轴向视图,以成像视野为中心。
2.在活检过程中,将台车放置到便于使用键盘和鼠标的位置,并确保在台车以这种方式放置时,可以方便地看到显示器。
3.将机械臂和步进器定位在它们的起始位置;
a.扩展追踪器至大约完全扩展的一半,使用电动升降柱调整第一关节高度,确保机械臂与地面平行。
b.将步进器定位到病患齐平高度(与追踪器平行,与地面平行)。
4.定位步进器。解锁第一关节和万向转轮制动。
5.将探头放入患者体内,移动台车。
注意:机械臂和步进器应与插入患者直肠的探头水平放置。如果需要调整第一关节的高度,请使用电动升降柱升降机械臂。当器械连接到患者时不要调整第一关节的高度。
或者,可以从患者身上取下探头,连接到步进器上,然后重新插入患者体内。在使用这种方法时,保持上面描述的起始位置是很重要的。
机械臂和步进器彼此间应大约90°并与地面平行。第一关节不应锁定。
6.旋转步进器,调整第一关节,使前列腺位于腺体中轴向,并合理居中于影像学视野。
7.锁定第一关节,制动万向转轮。
本装置具有以下优势:
(1)六自由度机械臂:分别由上下、前后、左右移动关节组成;机械臂内共有多个超小型磁旋转编码器,实时获知机械臂当前位置并反馈到软件,患者不自主移动产生探头位置的变化经编码器反馈到电脑主机,MRI影像依据探头移动的数据实时自动化运动补偿,匹配超声的实时影像。进而帮助医生进行精确的病灶活检取样,确保图像精准度。
(2)步进器:两轴运动,探头前后移动及360度旋转功能,结构小巧。
(3)零压感平衡第三关节:在机械臂与步进器的连接处,有一个允许探头在俯仰和偏航方向上旋转的第三关节,探头进入直肠后病人身体不自主的移动不会造成探头抵压直肠。
(4)台车底座,四轮一键定位,快速解除和锁定台车。
(5)机械臂:机械臂的两个平衡气弹簧,两块扇形活动块开有同等弧度的开口,用于限制平衡气弹簧的活动行程。当机械臂上仰时,两个平衡气弹簧的活动杆完全伸出,当机械臂下倾时,两个平衡气弹簧的活动杆完全缩回。调节时,先将锁定扣向上开启,机械臂处于可自由活动状态,当步进器上安装有探头,将机械臂调整至与地面平行时,由于平衡气弹簧相互牵制的作业,机械臂可以保持平衡静止不动,不同于传统的机械臂受重力影响无外力时机械臂会往下掉。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种前列腺检测装置,其特征在于:包括升降机构、步进器、具有转动和伸缩功能的机械臂,所述机械臂转动连接在升降机构上,所述步进器转动连接在机械臂上,所述步进器包括一可转动的移动部,所述移动部端部固定连接有用于安装探头的安装部,所述机械臂上设置有用于监测其转动和伸缩位移量的检测元件,所述步进器上也设置有用于监测其转动和移动位移量的检测元件;
所述机械臂包括第一关节和第二关节,所述第一关节后端带锁定功能的转动连接在升降机构上,所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上,所述第二关节包括一可上下转动的伸缩部;
所述第一关节包括第一关节臂和第二关节臂;
所述第二关节具有一连接部,所述连接部后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上,所述伸缩部转动连接在连接部上;
所述伸缩部包括剪叉式伸缩件和驱动组件,所述剪叉式伸缩件后端转动连接在连接部上,所述驱动组件安装在连接部上并与剪叉式伸缩件后端部传动连接,以驱使剪叉式伸缩件做伸缩运动。
2.根据权利要求1所述的前列腺检测装置,其特征在于:所述第一关节臂后端带锁定功能的转动连接在升降机构上,所述第二关节臂后端带锁定功能的转动连接在第一关节臂前端上,所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂前端上。
3.根据权利要求1所述的前列腺检测装置,其特征在于:所述驱动组件包括两个气弹簧,气弹簧的一端转动连接在连接部上,另一端转动连接在剪叉式伸缩件上。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的前列腺检测装置,其特征在于:所述机械臂还包括一第三关节,所述第三关节后端固定连接在第二关节前端上,步进器转动连接在第三关节前端上。
5.根据权利要求4所述的前列腺检测装置,其特征在于:所述步进器包括一转动连接在第三关节上的导套,所述移动部滑动并转动连接在导套内。
6.根据权利要求5所述的前列腺检测装置,其特征在于:所述导套上设置有驱使移动部沿导套轴向移动的驱动件。
7.根据权利要求1所述的前列腺检测装置,其特征在于:所述检测元件为磁旋转编码器。
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