CN113244515B - 一种用于放射性粒子植入的持针器 - Google Patents

Abstract

本发明属于粒子植入技术领域，公开了一种用于放射性粒子植入的持针器，其固定有具有端部为楔形切面的穿刺针，包括旋转固定部和引导部，所述穿刺针设置在旋转固定部上并随旋转固定部动作；所述引导部限制由动力源驱动的旋转固定部沿穿刺针轴线方向直线行进，并在引导部上具有限制旋转固定部在沿轴线直线行进时同时绕轴线转动的限位结构。本发明采用固定式的引导部结构，通过在内部设有的旋转固定部将穿刺针固定，并随着动力源不断推动使得穿刺针沿其轴线进行直线运动和旋转，从而降低穿刺阻力，同时减小切向偏移力，提高穿刺精准度。

Description

一种用于放射性粒子植入的持针器

技术领域

本发明属于粒子植入技术领域，具体涉及一种用于放射性粒子植入的持针器。

背景技术

粒子植入全称为“放射性粒子植入治疗技术”，是一种将放射源植入肿瘤内部，让其以摧毁肿瘤的治疗手段。粒子植入治疗技术涉及放射源，其核心是放射粒子。临床运用的是一种被称为碘125的物质，每个碘125粒子就像一个小太阳，其中心附近的射线最强，可最大限度降低对正常组织的损伤。放射性粒子植入治疗技术主要依靠立体定向系统将放射性粒子准确植入瘤体内，通过微型放射源发出持续、短距离的放射线，使肿瘤组织遭受最大限度杀伤，而正常组织不损伤或只有微小损伤。专家认为，相比其他肿瘤治疗技术，放射性粒子植入治疗技术本身技术含量并不高、难度并不大。但由于直接植入人体内，而且是放射源，所以要严格把握适应症。

对各种不同肿瘤的粒子植入治疗有不同的具体方法，首先要明确肿瘤的形态、位置、大小及与邻近器官、血管的关系，描绘出治疗的区域；其次要确定植入粒子的数量和位置，这取决于肿瘤的大小和放射源的活性强度；最后确定粒子植入的方式与方法。常用粒子种植治疗有3种方式：模板种植、B超和CT引导下种植、术中种植。由于粒子种植在三维空间进行，每种放射性粒子物理特性不同，对每种核素需要制定一种特殊的三维治疗计划系统。可根据B超、CT、ECT、MRI等影像检查获得的肿瘤图像，进行模拟粒子种植的空间分布，决定粒子种植数目和靶区及周围危险器官的剂量分布，指导临床粒子种植。

如上面方法所述，无论采用何种引导手段，在将放射粒子植入靶区时均需要通过穿刺针从皮肤表面进行穿刺，而现有技术中大部分均通过医师人工操作控制，其穿刺精度无法控制，从而导致粒子植入后的实际位置与设计位置具有偏差，影响治疗效果。同时现有技术中存在有自动机械臂的引导替代方案，相较于人工操作具有更好的精度和效率，但由于穿刺针本身是采用直线推进的方式，则其端部的切面在穿刺过程中受力引起的偏移也无法通过机械设备进行动作补偿，同样会存在精度问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种用于放射性粒子植入的持针器，用于配合自动引导机构实施精确穿刺，并通过对穿刺针施加旋转效果，从而避免出现穿刺针偏移的问题。

本发明所采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种用于放射性粒子植入的持针器，其固定有具有端部为楔形切面的穿刺针，包括旋转固定部和引导部，所述穿刺针设置在旋转固定部上并随旋转固定部动作；

所述引导部限制由动力源驱动的旋转固定部沿穿刺针轴线方向直线行进，并在引导部上具有限制旋转固定部在沿轴线直线行进时同时绕轴线转动的限位结构。

首先，粒子植入需要通过穿刺针按照既定的针道穿入人体内一定长度后，再将放射性粒子通过穿刺针放入对应靶区，为了尽可能不对正常的组织造成影响，则需要规划粒子位置，其有效辐射区域能够将靶区完全覆盖但又尽可能不与正常细胞区域接触。虽然粒子规划可根据实际的肿瘤形态进行理论上的全覆盖，但肿瘤的位置和人体结构会制约粒子植入的过程。现有的粒子植入方式是通过穿刺针进入对应位置，为了避免对一些部位造成伤害，同时一些硬质部位无法有效穿刺时，也会适当规划好穿刺针道，通过绕行的方式进行穿刺。

而理论针道规划后，在实际操作过程中需要严格按照设计针道进行穿刺，但因为针道规划是根据人体断层扫描影像等二维图像数据为依据，则在实际穿刺过程前和过程中对于穿刺针的定位具有较大困难。现有技术是通过D打印制成能够贴合患者皮肤并具有多个引导针孔的模板进行实施，同时也存在一种自动粒子植入设备，能够根据三维建模等数据信息对穿刺针进行精确定位，通过光束等方式引导医师手持穿刺针进行穿刺。

虽然采用自动设备来实施辅助引导，但在操作过程中难免会因为人的因素而产生误差。本发明为了实现更加精确的粒子植入穿刺效果，则提供一种结合现有自动定位机构的持针器。其中，引导部为持针器的主体部分，穿刺针设置在其上，并从引导部一侧穿出，而引导部固定在一活动的机械臂上，由电脑控制的机械臂根据定位信息准确的将引导部对准穿刺点。

值得说明的是，现有的应用在粒子植入中的穿刺针多为有且仅具有一个楔形切面的管体结构，所谓楔形切面是指其针头部分具有一个斜切面，其尖锐点在其截面的外沿处，而现有的部分穿刺针的尖锐处在其中部，这种穿刺针因为其不具有粒子植入通道而无法应用在粒子植入中，同时该区别点也是本发明在后的改进点所要解决的关键问题之一。由于采用楔形切面针头，即使尺寸较小，也会在穿刺过程中具有一个垂直于切面的阻力致使其会出现偏头的现象，这种偏向性则需要医生手动调节发力方向，从而保持针道的准确度。但实际过程中，这种需要靠操作来控制的误差控制手段的稳定性较差，最终穿刺的针道与设计针道均会出现一定程度的偏差，从而影响实际粒子植入位置的精准度。

而本申请中在引导部内设有一个旋转固定部，穿刺针的尾部或中部固定在旋转固定部上，由旋转固定部限制穿刺针沿直线方向行进。同时，由于在引导部内设有限位结构，使得旋转固定部能够在沿直线行进的同时进行旋转，而被固定在旋转固定部上的穿刺针即沿其轴线转动。直线的推进由动力源驱动，能够控制以固定速度进行穿刺，同时由于引导部的限制使其转动，且尖锐部存在于边沿，则在旋转行进过程中会对表皮和组织产生不断变换方向的切向力，从而在降低行进阻力的同时还能够减小穿刺时带来的偏移，提高穿刺精度。

结合第一方面，本发明提供第一方面的第一种实施方式，所述引导部为长度方向与穿刺针轴线方向平行的管体，所述旋转固定部设置在其内部，所述限位结构为设置在引导部内侧的螺旋线，在旋转固定部上具有与螺旋线配合的螺纹。

结合第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第二种实施方式，所述动力源为设置在引导部内与旋转固定部传动连接的电机，所述电机在引导部内沿直线滑动。

结合第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第三种实施方式，所述引导部上具有至少一条沿长度方向设置的滑槽，所述电机具有滑块，所述滑块伸入滑槽内并沿滑槽直线滑动。

结合第一方面的第二种实施方式，本发明提供第一方面的第四种实施方式，所述引导部一侧设有头部，另一端设有底座，而引导部由至少两条可拆卸固定在头部与底座之间的固定条构成；

所述固定条以引导部长度方向的中线为轴线等弧度布置，且相邻固定条之间具有间距且该由该间距两侧的固定条侧边形成滑槽，所述电机具有滑块，所述滑块伸入滑槽中并沿滑槽滑动。

结合第一方面的第四种实施方式，本发明提供第一方面的第五种实施方式，所述穿刺针一端设有针尾，所述旋转固定部内具有固定槽，所述针尾插入固定槽内并与固定槽内壁卡接。

结合第一方面的第五种实施方式，本发明提供第一方面的第六种实施方式，所述头部具有供穿刺针完整通过的开口，在开口端面设有卡接的一次性的限位片，所述限位片上具有半径大于穿刺针小于针尾的限位孔，通过限位孔限制穿刺针沿直线行进。

结合第一方面的及其第一至五种实施方式，本发明提供第一方面的第七种实施方式，所述引导部在穿刺针穿出端外侧设有活动贴合部，所述活动贴合部与引导部活动连接并在穿刺时接触皮肤表面提供支撑。

结合第一方面的第七种实施方式，本发明提供第一方面的第八种实施方式，所述引导部外侧具有外球面，所述活动贴合部具有与外球面贴合的卡环，所述卡环内表面为弧面内球面。

本发明的有益效果为：

（1）本发明采用固定式的引导部结构，通过在内部设有的旋转固定部将穿刺针固定，并随着动力源不断推动使得穿刺针沿其轴线进行直线运动和旋转，从而降低穿刺阻力，同时减小切向偏移力，提高穿刺精准度；

（2）本发明中引用具有内螺纹的引导部结构与具有外螺纹的旋转固定部外表面实现转动引导，并在旋转固定部后设置有被引导部限制无法旋转的电机来带动旋转固定部，使其在旋转过程中由于螺纹配合实现轴向行进，利用螺纹的杠杆原理使其具有较大的穿刺力和较小的电机阻力，再通过设置恰当的螺纹密度实现较好的穿刺精度；

（3）本发明在引导部的穿刺针穿出端部设有一个活动贴合部，从而在穿刺过程中能够使整个引导部贴合在人体表面，且由于其具有一定偏转幅度，此时连接引导部的机械臂也可以进行角度校准，并给予穿刺过程中引导部一定的支撑效果，提高穿刺稳定性；

（4）本发明在引导部穿刺针穿出端口处设有一次性的限位片，能够在穿刺过程中限制穿刺针前端，同时在穿刺完成后能够随着穿刺针保留在人体表面，使得穿刺针能够在其达到指定位置后由机械臂直接拉动引导部与该穿刺针脱离接触。

附图说明

图1是本发明实施例2和3中整个持针器的正视图；

图2是本发明实施例2和3中整个持针器的第一轴侧示意图；

图3是本发明实施例2和3中整个持针器的第二轴侧示意图；

图4是本发明实施例3中持针器端部的活动贴合部发生偏转时的轴侧示意图；

图5是本发明实施例2和3中整个持针器拆分后的第一轴侧示意图；

图6是本发明实施例2和3中整个持针器拆分后的第二轴侧示意图；

图7是本发明实施例中用于控制持针器的C型臂活动装置。

图中：1-活动贴合部，2-引导部，2.1-螺旋线，2.2-固定条，3-底座，4-旋转固定部，5-头部，6-穿刺针，6.1-针尾，7-限位片，8-滑槽，9-滑块，10-电机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例公开一种用于放射性粒子植入的持针器，该持针器安装在一种C型臂的活动装置上，该C型臂活动装置如图7所示，具有三个方向的滑轨和伺服电机10，能够在一定空间区域内使其夹持的固定目标进行定向运动，本实施例中所述的持针器则为该固定目标，而患者则平躺在手术台上，通过移动该C型臂装置的门型架来调整其位置。

具体来说，持针器的主体是一个具有一定长度的管状物，该管状物为引导部2，引导部2具有两个开口，其中一侧开口上设有底座3，而底座3固定在C型臂的活动端部。在引导部2内在长度方向上具有一条内通道，该内通道中设有可沿其内通道滑动的旋转固定部4。

该旋转固定部4为套筒结构，其外表面为光滑的曲面，直接与内通道表面贴合，并涂覆有润滑油降低滑动摩擦阻力。而在底座3外侧设有端部可穿入内通道的推杆，且该推杆在推动时可沿其中心线转动，推杆的端部与固定旋转部的尾部固定连接。

固定旋转部一侧具有沉槽，穿刺针6尾部具有膨大端，将该膨大端放入沉槽内，并由内部具有的电动夹具将其固定。而电动夹具为螺旋式夹持件，由于穿刺针6的膨大端与沉槽内壁具有一定间隙，则在放入时整个穿刺针6并未被固定，当夹持件锁紧后，穿刺针6不仅与固定旋转部固定连接，且此时穿刺针6的轴线与引导部2的轴线共线。

值得说明的是，螺旋式夹持件的控制部分设置在旋转固定部4的尾部，但电能由外部穿入的线缆提供，由于是旋转部件，故在其尾部设有一个导电环滑，所谓导电环滑即为一种相互套接的金属环，两个金属环之间能够进行相对转动，同时还能实现导电。

还需要说明的是，在引导部2的端口处设有小孔，该小孔的直径稍大于穿刺针6的主体部分的截面直径，当穿刺针6固定时，通过旋转固定部4推动使其从小孔处穿出进入人体内，通过小孔对其端部提供限位效果，防止穿刺过程中因受力点远离阻力点而产生偏转切向力引起穿刺针6偏转。

进一步地，该小孔是由两个或多个设置在引导部2端部的活动件接触形成，所谓活动件类似电钻夹具，其具体实现方式有多种，本实施例中是一种锥形夹具结构，在引导部2上设有电机10，能够推动夹具进行移动，由于端部为锥形形状，使其在移动过程中不断的靠近或远离。则在穿刺针6穿刺时，通过相互靠近至最近处形成小孔，而穿刺针6移动到位时可与固定旋转部同时释放，此时移动引导部2使得穿刺针6穿出并滞留在人体表面，从而完成释放过程。

为了便于向引导部2内安装穿刺针6，故在引导部2一侧设有长条形的开口，穿刺针6能够从该侧开口进入引导部2，但整个开口宽度小于旋转固定部4的最小宽度，使其无法落出引导部2。

实施例2：

本实施例同样公开一种用于放射性粒子植入的持针器，包括旋转固定部4和引导部2，穿刺针6设置在旋转固定部4上并随旋转固定部4动作；引导部2限制由动力源驱动的旋转固定部4沿穿刺针6轴线方向直线行进，并在引导部2上具有限制旋转固定部4在沿轴线直线行进时同时绕轴线转动的限位结构。

其中，所谓楔形切面是指其针头部5分具有一个斜切面，其尖锐点在其截面的外沿处，而现有的部分穿刺针6的尖锐处在其中部，这种穿刺针6因为其不具有粒子植入通道而无法应用在粒子植入中，同时该区别点也是本发明在后的改进点所要解决的关键问题之一。

由于采用楔形切面针头，即使尺寸较小，也会在穿刺过程中具有一个垂直于切面的阻力致使其会出现偏头的现象，这种偏向性则需要医生手动调节发力方向，从而保持针道的准确度。但实际过程中，这种需要靠操作来控制的误差控制手段的稳定性较差，最终穿刺的针道与设计针道均会出现一定程度的偏差，从而影响实际粒子植入位置的精准度。

而本实施例中，穿刺针6的尾部或中部固定在旋转固定部4上，由旋转固定部4限制穿刺针6沿直线方向行进。同时，由于在引导部2内设有限位结构，使得旋转固定部4能够在沿直线行进的同时进行旋转，而被固定在旋转固定部4上的穿刺针6即沿其轴线转动。直线的推进由动力源驱动，能够控制以固定速度进行穿刺，同时由于引导部2的限制使其转动，且尖锐部存在于边沿，则在旋转行进过程中会对表皮和组织产生不断变换方向的切向力，从而在降低行进阻力的同时还能够减小穿刺时带来的偏移，提高穿刺精度。

进一步地，引导部2为长度方向与穿刺针6轴线方向平行的管体，旋转固定部4设置在其内部，限位结构为设置在引导部2内侧的螺旋线2.1，在旋转固定部4上具有与螺旋线2.1配合的螺纹。

而动力源为设置在引导部2内与旋转固定部4传动连接的电机10，所述电机10在引导部2内沿直线滑动。电机10带动旋转固定部4转动，而引导部2上具有至少一条沿长度方向设置的滑槽8，电机10具有滑块9，所述滑块9伸入滑槽8内并沿滑槽8直线滑动。

进一步地，本实施例中的引导部2一侧设有头部5，另一端设有底座3，而引导部2由至少两条可拆卸固定在头部5与底座3之间的固定条2.2构成；固定条2.2以引导部2长度方向的中线为轴线等弧度布置，且相邻固定条2.2之间具有间距且该由该间距两侧的固定条2.2侧边形成滑槽8，所述电机10具有滑块9，滑块9伸入滑槽8中并沿滑槽8滑动。图5和图6中展示了将其中一条固定条2.2取下后的轴侧示意图，图中可以看到固定条2.2总共有四个，以90°圆心角分布在引导部2的轴线上，并通过螺栓固定在头部5与底座3之间。每个固定条2.2内侧为弧形面，并在弧形面上设有连续的内螺纹，从而在引导部2中形成对固定旋转部的限制。

而穿刺针6一端设有针尾6.1，旋转固定部4内具有固定槽，所述针尾6.1插入固定槽内并与固定槽内壁卡接。该卡接方式有多种，由于针尾6.1表面具有凹凸纹路，则过盈配合使其能够在旋转过程中无法发生相对错动。同时设置恰当的过盈配合强度能够在穿刺完成后抽离引导部2时不会对已经固定的穿刺针6造成影响。或在针尾6.1设有磁体，而旋转固定部4内侧同样设有磁体，通过磁吸力限制穿刺针6。

进一步地，本实施例在头部5具有供穿刺针6完整通过的开口，在开口端面设有卡接的一次性的限位片7，所述限位片7上具有半径大于穿刺针6小于针尾6.1的限位孔，通过限位孔限制穿刺针6沿直线行进。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化，如图3-6所示，图中可以看到，在引导部2的头部5为圆柱形结构，其外侧表面具有一个球面，该球面为一个球体的中部并将两侧对称切削后掏空中间形成的结构。在该球面外侧套设有一个活动贴合部1，在图中可以看到，该活动贴合部1具有与球面贴合的卡环，以及外侧端部连接的具有更大半径的贴合环。

在穿刺过程中，通过机器移动引导部2靠近人体表面，然后径直推动引导部2使得活动贴合部1的贴合环端面与皮肤接触，由于此时引导部2的行进方向与本次穿刺的穿刺针6针道接近平行，但该针道方向并不确定是否与该区域的皮肤垂直。若设置固定的接触结构，则可能会使引导部2发生偏移从而影响穿刺精度。而这种可进行一定程度的类似关节活动的翻动能够在贴合皮肤的前提下不影响引导部2的方向，从而对引导部2提供支撑力。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (6)

1.一种用于放射性粒子植入的持针器，其固定有具有端部为楔形切面的穿刺针（6），其特征在于：包括旋转固定部（4）和引导部（2），所述穿刺针（6）设置在旋转固定部（4）上并随旋转固定部（4）动作；

所述引导部（2）限制由动力源驱动的旋转固定部（4）沿穿刺针（6）轴线方向直线行进，并在引导部（2）上具有限制旋转固定部（4）在沿轴线直线行进时同时绕轴线转动的限位结构；

所述引导部（2）为长度方向与穿刺针（6）轴线方向平行的管体，所述旋转固定部（4）设置在其内部，所述限位结构为设置在引导部（2）内侧的螺旋线（2.1），在旋转固定部（4）上具有与螺旋线（2.1）配合的螺纹；

所述动力源为设置在引导部（2）内与旋转固定部（4）传动连接的电机（10），所述电机（10）在引导部（2）内沿直线滑动；

所述引导部（2）上具有至少一条沿长度方向设置的滑槽（8），所述电机（10）具有滑块（9），所述滑块（9）伸入滑槽（8）内并沿滑槽（8）直线滑动。

2.根据权利要求1所述的一种用于放射性粒子植入的持针器，其特征在于：所述引导部（2）一侧设有头部（5），另一端设有底座（3），而引导部（2）由至少两条可拆卸固定在头部（5）与底座（3）之间的固定条（2.2）构成；

所述固定条（2.2）以引导部（2）长度方向的中线为轴线等弧度布置，且相邻固定条（2.2）之间具有间距且该由该间距两侧的固定条（2.2）侧边形成滑槽（8），所述电机（10）具有滑块（9），所述滑块（9）伸入滑槽（8）中并沿滑槽（8）滑动。

3.根据权利要求2所述的一种用于放射性粒子植入的持针器，其特征在于：所述穿刺针（6）一端设有针尾（6.1），所述旋转固定部（4）内具有固定槽，所述针尾（6.1）插入固定槽内并与固定槽内壁卡接。

4.根据权利要求2所述的一种用于放射性粒子植入的持针器，其特征在于：所述头部（5）具有供穿刺针（6）完整通过的开口，在开口端面设有卡接的一次性的限位片（7），所述限位片（7）上具有半径大于穿刺针（6）小于针尾（6.1）的限位孔，通过限位孔限制穿刺针（6）沿直线行进。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于放射性粒子植入的持针器，其特征在于：所述引导部（2）在穿刺针（6）穿出端外侧设有活动贴合部（1），所述活动贴合部（1）与引导部（2）活动连接并在穿刺时接触皮肤表面提供支撑。

6.根据权利要求5所述的一种用于放射性粒子植入的持针器，其特征在于：所述引导部（2）外侧具有外球面，所述活动贴合部（1）具有与外球面贴合的卡环，所述卡环内表面为弧面内球面。

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