CN114259282A - 柔性针穿刺装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性针穿刺装置，包括：柔性针组件，其包括柔性引导管、柔性空心针和柔性推杆；柔性针穿刺机构，其包括第一驱动机构和第二驱动机构；以及柔性针弯曲机构，其包括第三驱动机构和具有引导凹槽的弯曲引导杆。本发明提供的柔性针穿刺装置不仅能够驱动柔性针实现插入和缩回功能，而且可以控制柔性针的弯曲轨迹、针头插入方向，使得本发明的柔性针穿刺装置能在狭窄的空间（如MRI或CT闭孔空间）实现穿刺操作，使成像扫描与柔性针插入可同步进行，而不需要手术期间将病患反复移入或移出MRI或CT的闭孔腔体，从而能减少手术时间、提高手术精度；本发明能够减小插入时柔性空心针与柔性引导管之间的摩擦阻力。

Description

柔性针穿刺装置

技术领域

本发明涉及医疗机器人领域，特别涉及一种柔性针穿刺装置。

背景技术

针插入是微创介入手术治疗中最常用的方法之一。为了提高介入的精准度和自动化程度，机器人辅助手术系统得到了广泛的研究和开发，而针插入(进针)机构作为机器人辅助手术系统中必不可少的核心部件之一，也受到了高度关注，尤其是对于适用于闭孔磁共振成像(MRI)系统或计算机断层成像(CT)系统的狭窄空间的针插入机构有着广泛的需求。

MRI是一种成熟的医学诊断工具。MRI不仅在任意方向都具有出色的软组织对比度和空间分辨率，而且不会使患者暴露于电离辐射下。根据MRI影像诊断结果，医生可以确定手术目标位置、进行手术进针路径规划及确定针头插入点、并将针头穿过皮肤进入目标解剖结构，例如关节间隙或神经根，以注射造影剂或止痛药等。医生还可以操作控制针头到达不同的内脏器官，如前列腺、乳房、肝脏和大脑，以进行穿刺活检，或对癌变部位实施微创射频或冷冻消融治疗。由于目前较多使用的仍然是孔径为60cm的卧式闭孔MRI扫描仪，所以在如此狭窄的空间中实施手术操作是极其困难的。另一方面，目前常用的穿刺针多为刚性针，致使某些部位或器官(如腹部或肝脏)的手术难以在MRI闭孔腔体内进行，其原因在于刚性穿刺针可能会碰到MRI闭孔腔体内壁。因此，在手术过程中，需要将患者重复的移入和移出MRI扫描仪闭孔，以分别进行MRI扫描成像或针的插入。例如，Enrico Franco等，于2016年4月发表于IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS,VOL.21,NO.2的文献“Needle-Guiding Robot for Laser Ablation of Liver Tumors Under MRI Guidance”，公开了一种由MRI引导的肝脏肿瘤消融手术机器人系统。为了手术实施，医生不得不在MRI扫描后，进入MRI扫描室内，将病患从MRI闭孔内移出，并依据MRI成像结果，手动插入消融针以进行消融手术；待消融手术告一段落，消融针退出后，再将病患移入MRI闭孔内，进行再次扫描，以判断消融手术是否已达到手术要求，如果没有，将重复上述手术步骤，直至实现手术目标。这样的结果会导致：1)病患需要多次移入和移出MRI闭孔，致使手术需要耗费较长时间；2)由于手术实施与MRI成像无法实时同步进行，所以针的穿刺路径、位置和方向精度无法得到保证。

为了克服常规刚性针的不足之处，已经产生了一些解决方案。例如，美国AngioDynamics,Inc.公司专门为介入放射医疗设计的产品：StarBurst Xli增强型半柔性射频消融(RFA)设备。它是一种多功能射频消融设备，消融针由刚性段和柔性段两部分组成，所以称为半柔性，并且柔性段可以在各个方向弯曲高达90度，但是该半柔性消融设备与MRI并不兼容。又例如，Samuel Byeongjun Park等，2017年发表于Int J CARS(2017)12:1319–1331,DOI10.1007/s11548-017-1528-2的“A magnetic resonance image-guidedbreast needle intervention robot system:overview and design considerations”，提出了一种满足MRI闭孔空间限制条件的用于治疗乳腺癌的柔性针干预机器人。但是，此机器人也存在着以下缺陷：1)柔性针只能沿着预先制造和弯曲定型的引导管插入(即该机器人本身不具备弯曲针的功能)，因此针的插入方向和弯曲曲率半径都是预先确定且不可调整的；2)柔性针在插入预先制造和弯曲定型的引导管时，由于针头与引导管内壁的接触，所以易被阻碍，而无法完成插入运动；3)柔性针在插入时，由于针外壁与引导管内壁的接触，而产生较大的摩擦阻力。

再如，专利CN206499516U公开的一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构、专利CN107280767A公开的套管柔性针穿刺医疗机器人系统，均可实现柔性针的穿刺与缩回，但仍然无法实现对柔性针弯曲轨迹和姿态的有效控制。

因此，开发一种不仅能够驱动柔性针实现插入和缩回功能，而且可以操作并控制柔性针的弯曲状态、针头插入方向的机构将是很有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种柔性针穿刺装置，不仅能够驱动柔性针实现插入和缩回功能，而且可以在手术期间根据手术部位与工作空间的实际状况，控制柔性针的弯曲轨迹、针头插入方向。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性针穿刺装置，包括：

柔性针组件，其包括内部中空的柔性引导管、可滑动插设在所述柔性引导管内的柔性空心针和可滑动插设在所述柔性空心针内的柔性推杆；

柔性针穿刺机构，其包括用于驱动所述柔性空心针和柔性推杆整体在所述柔性引导管内进行往复运动的第一驱动机构和用于驱动所述柔性推杆在所述柔性空心针内进行往复运动的第二驱动机构；

以及柔性针弯曲机构，其包括第三驱动机构和具有引导凹槽的弯曲引导杆，所述引导凹槽具有用于引导所述柔性引导管进行弯曲的引导形状轨迹，且所述引导形状轨迹具有曲线轨迹段，所述第三驱动机构用于对所述柔性引导管施加作用力，使得所述柔性引导管与所述引导凹槽贴合以按照所述引导形状轨迹进行弯曲，从而使得所述柔性引导管内的柔性空心针及柔性推杆均按照所述引导形状轨迹进行弯曲。

优选的是，所述第一驱动机构包括第一底板、连接在所述第一底板上的第一前侧板、可沿X方向往复移动设置在所述第一底板上的第一滑块以及用于驱动所述第一滑块沿X方向往复移动的第一动力装置；

所述第二驱动机构包括连接在所述第一滑块上的第二底板、可沿X方向往复移动设置在所述第二底板上的第二滑块以及用于驱动所述第二滑块沿X方向往复移动的第二动力装置。

优选的是，所述柔性引导管的后端固接在所述第一前侧板上，所述柔性空心针的后端固接在所述第一滑块上，且所述柔性空心针的前端插入所述柔性引导管内；

所述柔性推杆的后端固接在所述第二滑块上，且所述柔性推杆的前端插入所述柔性空心针内。

优选的是，所述弯曲引导杆连接在所述第一前侧板上；所述引导凹槽开设在所述弯曲引导杆的外表面上；

所述引导凹槽的引导形状轨迹还包括与所述曲线轨迹段的前端相切连接的直线轨迹段。

优选的是，所述曲线轨迹段为圆弧轨迹段或抛物线轨迹段或椭圆弧轨迹段；

所述引导凹槽的横截面的形状为圆弧状或U形状或矩形状。

优选的是，所述第三驱动机构包括第三底板、可沿X方向往复移动设置在所述第三底板上的第三滑块、用于驱动所述第三滑块沿X方向往复移动的第三驱动力装置、固定套设在所述柔性引导管的前端的矫直器以及一端与所述矫直器可转动连接且另一端与所述第三滑块可转动连接的连杆。

优选的是，所述第三驱动机构还包括固定套设在所述柔性引导管的前端和后端之间的至少一个引导管夹持器以及连接在所述引导管夹持器和第三滑块之间的弹簧。

优选的是，所述矫直器包括固定连接在所述柔性引导管前端的直线套管、固接在所述直线套管上的连接部以及设置在所述连接部上的用于与所述连杆可转动连接的连接轴；

所述引导管夹持器包括固定套设在所述柔性引导管上的夹持套以及固接在所述夹持套上的用于与所述弹簧连接的安装杆。

优选的是，所述直线套管和夹持套的用于与所述引导凹槽接触的底面的横截面轮廓形状均与所述引导凹槽的横截面轮廓形状相匹配。

优选的是，该柔性针穿刺装置还包括支架，所述支架包括安装底板和安装侧板，所述柔性针弯曲机构的第三驱动机构设置在所述底板上，所述柔性针穿刺机构的第一驱动机构高度可调节的设置在所述安装侧板上。

本发明的有益效果是：

1)本发明提供的柔性针穿刺装置不仅能够驱动柔性针实现插入和缩回功能，而且可以控制柔性针的弯曲轨迹、姿态、以及针头插入方向，使得本发明的柔性针穿刺装置能在狭窄的空间(如MRI或CT闭孔空间)实现穿刺操作，使成像扫描与柔性针插入可同步进行，而不需要手术期间将病患反复移入或移出MRI或CT的闭孔腔体，从而能减少手术时间、提高手术精度；

2)本发明中，柔性空心针最初是在柔性引导管为直线状态时插入并且使柔性空心针的针头伸出柔性引导管的前端，之后再使柔性针组件整体进行弯曲，然后再根据病灶区域，插入柔性空心针至目标位置，此过程由于柔性空心针在插入柔性引导管内时能顺畅进行，不会因为针头与柔性引导管内壁接触而产生较大阻力以致影响针头的插入，能够减小柔性空心针与柔性引导管之间的摩擦阻力。

附图说明

图1为本发明的柔性针穿刺装置的结构示意图；

图2为本发明的柔性针穿刺装置的分解图；

图3为本发明的柔性针穿刺机构的结构示意图；

图4为本发明的柔性针穿刺机构的分解图；

图5为本发明的支架的结构示意图；

图6为本发明的柔性针组件的剖视图；

图7为本发明的弯曲引导杆的立体图和侧视图；

图8为本发明的柔性针弯曲机构的部分组件的结构示意图；

图9为本发明的柔性针弯曲机构的部分组件的分解图；

图10为本发明的矫直器与引导管夹持器与柔性引导管配合的结构示意图；

图11为本发明的矫直器与引导管夹持器与柔性引导管配合的分解图；

图12为本发明的柔性针弯曲机构的结构示意图；

图13(A)-13(C)为本发明的柔性针穿刺装置的三种不同姿态下的结构示意图；

图14为本发明的柔性针穿刺装置的工作流程示意图。

附图标记说明：

1—柔性针组件；11—柔性引导管；12—柔性空心针；13—柔性推杆；

2—柔性针穿刺机构；21—第一驱动机构；22—第二驱动机构；211—第一底板；212—第一前侧板；213—第一滑块；214—第一动力装置；215—第一后侧板；221—第二底板；222—第二滑块；223—第二动力装置；224—第二后侧板；2121—第一开孔；2131—第二开孔；2141—第一电机；2142—第一丝杆；2143—第一丝杆螺母；2144—第一导向杆；2231—第二电机；2232—第二丝杆；2233—第二丝杆螺母；2234—第二导向杆；

3—柔性针弯曲机构；31—第三驱动机构；32—弯曲引导杆；321—引导凹槽；311—第三底板；312—第三滑块；313—第三驱动力装置；314—矫直器；315—连杆；316—引导管夹持器；317—弹簧；318—第三前侧板；319—第三后侧板；3131—第三电机；3132—第三丝杆；3133—第三丝杆螺母；3134—第三导向杆；3141—直线套管；3142—连接部；3143—连接轴；3161—夹持套；3162—安装杆；3211—曲线轨迹段；3212—直线轨迹段；

4—支架；41—安装底板；42—安装侧板；421—安装槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

参照图1-2，本实施例提供的一种柔性针穿刺装置，包括：

柔性针组件1，其包括内部中空的柔性引导管11、可滑动插设在柔性引导管11内的柔性空心针12和可滑动插设在柔性空心针12内的柔性推杆13；

柔性针穿刺机构2，其包括用于驱动柔性空心针12和柔性推杆13整体在柔性引导管11内进行往复运动的第一驱动机构21和用于驱动柔性推杆13在柔性空心针12内进行往复运动的第二驱动机构22；

以及柔性针弯曲机构3，其包括第三驱动机构31和具有引导凹槽321的弯曲引导杆32，引导凹槽321具有用于引导柔性引导管11进行弯曲的引导形状轨迹，且引导形状轨迹具有曲线轨迹段3211，第三驱动机构31用于对柔性引导管11施加作用力，使得柔性引导管11与引导凹槽321贴合以按照引导形状轨迹进行弯曲，从而使得柔性引导管11内的柔性空心针12按照引导形状轨迹进行弯曲。

本发明的柔性针穿刺装置不仅能够驱动柔性针实现插入和缩回功能，而且可以控制柔性针的弯曲轨迹、姿态以及针头插入方向。具体的，本发明中，通过第一驱动机构21能驱动柔性空心针12和柔性推杆13整体运动，以使柔性空心针12的针头伸出柔性引导管11的前端，然后通过柔性针弯曲机构3对柔性空心针12的弯曲轨迹、进针角度进行控制，进一步配合第一驱动机构21完成穿刺进针动作，再通过第二驱动机构22驱动柔性推杆13单独在柔性空心针12内移动完成注入动作，例如植入标记种子或药物胶囊或用于消融手术的电极等。最后控制柔性针组件1缩回复位。

本发明中，第一驱动机构21和第二驱动机构22用于提供往复运动驱动动力，再配合柔性针弯曲机构3对柔性空心针12移动轨迹的引导作用，能实现柔性空心针12曲线运动轨迹的操控。

本发明中，通过控制柔性引导管11与引导凹槽321的曲线轨迹段3211的贴合程度能实现柔性空心针12弯曲曲率半径的调整，使得柔性空心针12的弯曲轨迹、进针角度灵活可控。

本发明中，在不受外力作用时柔性针组件1整体均为直线形状，与之配合的，柔性空心针12是在柔性引导管11为直线状态时插入并且使柔性空心针12的针头伸出柔性引导管11的前端，之后再使柔性针组件1整体进行弯曲，故柔性空心针12在插入柔性引导管11内时能顺畅进行，不会因为针头与柔性引导管11内壁接触而产生较大阻力以致影响针头的插入。

以上为本发明的总体构思，以下在其基础上再提供更为详细的实施例，以对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图3-4，本实施例中，第一驱动机构21包括第一底板211、连接在第一底板211上的第一前侧板212、可沿X方向往复移动设置在第一底板211上的第一滑块213以及用于驱动第一滑块213沿X方向往复移动的第一动力装置214；第二驱动机构22包括连接在第一滑块213上的第二底板221、可沿X方向往复移动设置在第二底板221上的第二滑块222以及用于驱动第二滑块222沿X方向往复移动的第二动力装置223。

第一驱动机构21用于驱动柔性空心针12、柔性推杆13以及第二驱动机构22整体沿X轴方向运动，以使柔性空心针12的针头伸出柔性引导管11的前端，并在弯曲后再驱动柔性空心针12到达目标位置；第二驱动机构22用于驱动柔性推杆13单独在柔性空心针12内移动以完成注入动作，例如植入标记种子或药物胶囊或用于消融手术的电极等。

其中，第一动力装置214、第二动力装置223均采用能提供直线驱动力的常规动力机构即可，例如丝杆电机驱动机构、皮带带轮驱动机构、电动推杆机构、气缸机构等，为方便描述，以下实施例中以丝杆电机驱动机构为例进行详细说明。进一步的，为保证第一滑块213、第二滑块222的直线运动，在优选的实施例中还需配置直线导向机构，例如导向杆或直线导轨等机构，本实施例中选用导向杆进行直线导向。

本实施例中，第一底板211上连接有第一前侧板212和第一后侧板215，第一动力装置214包括第一电机2141、与第一电机2141驱动连接的第一丝杆2142、与第一丝杆2142螺纹配合的第一丝杆螺母2143，第一滑块213固定在第一丝杆螺母2143上，第一丝杆2142的两端分别连接在第一前侧板212和第一后侧板215上，第一前侧板212和第一后侧板215上连接有两根第一导向杆2144，第一导向杆2144配合穿过第一滑块213，两者可相对滑动以实现直线导向并限制第一滑块213的转动。第一电机2141带动第一丝杆2142旋转，从而通过第一丝杆螺母2143带动第一滑块213在第一导向杆2144上进行往复直线运动。类似的，第二底板221上设置有第二后侧板224，第二动力装置223包括第二电机2231、与第二电机2231驱动连接的第二丝杆2232、与第二丝杆2232螺纹配合的第二丝杆螺母2233，第二丝杆2232的两端分别连接在第二后侧板224和第一滑块213上，第二滑块222固定在第二丝杆螺母2233上，第二后侧板224和第一滑块213上连接有两根第二导向杆2234。第二动力装置223原理与第一动力装置214相同，此处不再赘述。

参照图1和图5，在本实施例中，该柔性针穿刺装置还包括支架4，支架4包括安装底板41和安装侧板42，柔性针弯曲机构的第三驱动机构31设置在底板上，柔性针穿刺机构的第一驱动机构(21)高度可调节的设置在安装侧板42上。进一步优选的实施例中，安装侧板42上沿垂直方向开设有安装槽421，第一驱动机构21的第一底板211通过螺丝与安装槽421的配合设置在安装侧板42上，通过调节螺丝在安装槽421上的固定位置从而可调节柔性针穿刺机构2沿Z方向的安装位置，以便于根据手术部位以及手术空间的大小，调整柔性针穿刺机构2整体的安装高度。

继续参照图2-3，本实施例中，柔性引导管11的后端固接在第一前侧板212上，柔性空心针12的后端固接在第一滑块213上，且柔性空心针12的前端插入柔性引导管11内；柔性推杆13的后端固接在第二滑块222上，且柔性推杆13的前端插入柔性空心针12内。其中，第一前侧板212上开设有第一开孔2121，柔性引导管11的末端固定插设在第一开孔2121内，第二滑块222上开设有第二开孔2131，柔性空心针12的末端固定插设在第二开孔2131内。

参照图6，柔性推杆13、柔性空心针12、柔性引导管11同轴设置，且直径依次增大，且内壁均为光滑面，使得相互可顺畅地进行滑动。在一些实施例中，柔性推杆13需用于进行液体注射时，其末端还可设置活塞，以保证液体注射功能的顺利执行。在一些实施例中，柔性推杆13、柔性空心针12、柔性引导管11均可采用镍钛诺或聚乙烯或聚丙烯或硅胶或其他可弯曲的金属或塑料材质制作而成。在优选的实施例中，均采用镍钛诺制作，镍钛诺是一种常规的镍钛合金，因其形状记忆、超弹性和生物相容性特征，在医疗器械行业得到了广泛应用。

本实施例中，通过弯曲引导杆32上的引导凹槽321进行轨迹引导和限制，能确保柔性引导管11、柔性空心针12、柔性推杆13能够按照预定的轨迹进行弯曲，可满足临床上进针操作时实施手术部位或手术器官的空间位置与方位的要求。

继续参照图1-2，其中，弯曲引导杆32连接在第一前侧板212上，其弯曲引导杆32的位置设置需满足：柔性针组件弯曲时能正好与引导凹槽321契合。如图1或2中所示，在一种实施例中，引导凹槽321开设在弯曲引导杆32的外表面上且处于柔性引导管11的正下方。

参照图7，在一种实施例中，引导凹槽321的引导形状轨迹还包括与曲线轨迹段3211的前端相切连接的直线轨迹段3212。即该引导凹槽321包括曲线轨迹段3211和直线轨迹段3212，曲线轨迹段3211用于引导实现曲线轨迹的弯曲，直线轨迹段3212则用于使位于前端的柔性空心针12针头保持为直线，以进行顺利、准确的穿刺动作。其中，曲线轨迹段3211可以为圆弧轨迹段或抛物线轨迹段或椭圆弧轨迹段等。其中，曲线轨迹段3211的曲率半径限制了柔性引导管11、柔性空心针12、柔性推杆13的实际最小弯曲半径，所以柔性引导管11、柔性空心针12、柔性推杆13的材质和结构所允许的最小弯曲曲率半径必须小于曲线轨迹段3211的曲率半径。在一种优选的实施例中，曲线轨迹段3211是一个半径为R的1/4圆弧，直线轨迹段3212是一段长度为L的与该1/4圆弧末端相切连接的直线段。在另外一些实施例中，曲线轨迹段3211可以是圆弧的不同部分例如1/8圆弧，也可以是其他类型的曲线。

在一种优选的实施例中，引导凹槽321的横截面的形状为圆弧状或U形状或矩形状。本实施例中，引导凹槽321的横截面是半径为r的半圆弧曲线。

参照图8-9以及图12，本实施例中，第三驱动机构31包括第三底板311、可沿X方向往复移动设置在第三底板311上的第三滑块312、用于驱动第三滑块312沿X方向往复移动的第三动力装置313、固定套设在柔性引导管11的前端的矫直器314以及一端与矫直器314可转动连接且另一端与第三滑块312可转动连接的连杆315。本实施例中，对称配置两根连杆315，以保证稳定性。

其中，第三动力装置313采用能提供直线驱动力的常规动力机构即可，例如丝杆电机驱动机构、皮带带轮驱动机构、电动推杆机构、气缸机构等，为方便描述，本实施例中以丝杆电机驱动机构为例进行详细说明。进一步的，为保证第三滑块312的直线运动，在优选的实施例中还需配置直线导向机构，例如导向杆或直线导轨等机构，本实施例中选用导向杆进行直线导向。本实施例中，第三底板311上设置有第三前侧板318和第三后侧板319，第三动力装置313包括第三电机3131、与第三电机3131驱动连接的第三丝杆3132、与第三丝杆3132螺纹配合的第三丝杆螺母3133，第三丝杆3132的两端分别与第三前侧板318和第三后侧板319连接，第三滑块312连接在第三丝杆螺母3133上。第三前侧板318和第三后侧板319上连接有两根第三导向杆3134，第三导向杆3134配合穿过第三滑块312，两者可相对滑动以实现直线导向并限制第三滑块312的转动。第三动力装置313原理与第一动力装置214相同，此处不再赘述。

参照图10-12，本实施例中，第三驱动机构31还包括固定套设在柔性引导管11的前端和后端之间的至少一个引导管夹持器316以及连接在引导管夹持器316和第三滑块312之间的弹簧317。每个引导管夹持器316至少配置一根弹簧317，本实施例中，配置两根弹簧317。

其中，矫直器314包括固定连接在柔性引导管11前端的直线套管3141、固接在直线套管3141上的连接部3142以及设置在连接部3142上的用于与连杆315可转动连接的连接轴3143；引导管夹持器316包括固定套设在柔性引导管11上的夹持套3161以及固接在夹持套3161上的用于与弹簧317连接的安装杆3162。

在一种实施例中，直线套管3141的端部与柔性引导管11的前端固接，且直线套管3141与柔性引导管11同轴设置，直线套管3141的内径与柔性空心针12的外径非常接近，使得柔性空心针12既能够顺利通过直线套管3141，又能通过直线套管3141对柔性空心针12形成夹持作用，最终使得柔性空心针12穿出柔性引导管11后在直线套管3141的限制下保持为直线并恢复刚度，以保证能够顺利进行穿刺。在另一种实施例中，直线套管3141固定套设在柔性引导管11上，处于直线套管3141内的该段柔性引导管11的内径与柔性空心针12的外径非常接近，类似的，使得该段柔性引导管11也能限制柔性空心针12保持为直线并恢复刚度。

其中，夹持套3161与柔性引导管11之间均可通过过盈配合或焊接或螺钉连接等方式固定。

其中，为了确保柔性引导管11在弯曲的最终姿态契合于弯曲引导杆32上的引导凹槽321，直线套管3141和夹持套3161的用于与引导凹槽321接触的底面的横截面轮廓形状均与引导凹槽321的横截面轮廓形状相匹配。例如，在本实施例中，它们都是半径为r的圆弧。

当第三动力装置313驱动第三滑块312沿X方向运动时，通过第三滑块312带动连杆315和弹簧317的下端一起沿X方向运动，当朝向远离弯曲引导杆32的一侧移动时如图12中的X轴正方向，在连杆315和弹簧317的约束作用下，柔性引导管11及其内部的柔性空心针12、柔性推杆13将沿着引导凹槽321进行弯曲；进行反向移动时，柔性引导管11及其内部的柔性空心针12、柔性推杆13则由弯曲状态复位至直线状态。

参照图13-14，在一种实施例中，本发明的柔性针穿刺装置的工作原理为：

S1、第一驱动机构21驱动柔性空心针12和柔性推杆13一起在柔性引导管11内向前移动，直至柔性空心针12的针头穿出矫直器314，参照图13A，其显示的是柔性针组件1弯曲之前柔性针穿刺装置的姿态；

S2、第三驱动机构31驱动第三滑块312朝向远离弯曲引导杆32的一侧移动，通过连杆315和弹簧317施加作用力，促使柔性引导管11及其内部的柔性空心针12、柔性推杆13一体实现弯曲，并到达预定的弯曲角度，参照图13B和13C；其中，图13B显示的是引导管夹持器316与弯曲引导杆32接触、而矫直器314与弯曲引导杆32未接触时，柔性针穿刺装置的姿态；图13C显示的是引导管夹持器316、矫直器314均与弯曲引导杆32接触时柔性针穿刺装置的姿态；

S3、第一驱动机构21继续驱动柔性空心针12和柔性推杆13一起在柔性引导管11内向前移动，并穿过皮肤到达目标附近；

S4、第二驱动机构22独立驱动柔性推杆13向前移动以完成目标干预，例如植入标记种子或药物胶囊或用于消融手术的电极等；

S5、一旦完成目标干预，第二驱动机构22独立驱动柔性推杆13向后移动并缩回柔性空心针12内；

S6、第一驱动机构21驱动柔性空心针12和柔性推杆13一起向后移动，并退回柔性引导管11内，从而完成该装置的整个工作流程。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种柔性针穿刺装置，其特征在于，包括：

柔性针组件(1)，其包括内部中空的柔性引导管(11)、可滑动插设在所述柔性引导管(11)内的柔性空心针(12)和可滑动插设在所述柔性空心针(12)内的柔性推杆(13)；

柔性针穿刺机构(2)，其包括用于驱动所述柔性空心针(12)和柔性推杆(13)整体在所述柔性引导管(11)内进行往复运动的第一驱动机构(21)和用于驱动所述柔性推杆(13)在所述柔性空心针(12)内进行往复运动的第二驱动机构(22)；

以及柔性针弯曲机构(3)，其包括第三驱动机构(31)和具有引导凹槽(321)的弯曲引导杆(32)，所述引导凹槽(321)具有用于引导所述柔性引导管(11)进行弯曲的引导形状轨迹，且所述引导形状轨迹具有曲线轨迹段(3211)，所述第三驱动机构(31)用于对所述柔性引导管(11)施加作用力，使得所述柔性引导管(11)与所述引导凹槽(321)贴合以按照所述引导形状轨迹进行弯曲，从而使得所述柔性引导管(11)内的柔性空心针(12)及柔性推杆(13)均按照所述引导形状轨迹进行弯曲。

2.根据权利要求1所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述第一驱动机构(21)包括第一底板(211)、连接在所述第一底板(211)上的第一前侧板(212)、可沿X方向往复移动设置在所述第一底板(211)上的第一滑块(213)以及用于驱动所述第一滑块(213)沿X方向往复移动的第一动力装置(214)；

所述第二驱动机构(22)包括连接在所述第一滑块(213)上的第二底板(221)、可沿X方向往复移动设置在所述第二底板(221)上的第二滑块(222)以及用于驱动所述第二滑块(222)沿X方向往复移动的第二动力装置(223)。

3.根据权利要求2所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述柔性引导管(11)的后端固接在所述第一前侧板(212)上，所述柔性空心针(12)的后端固接在所述第一滑块(213)上，且所述柔性空心针(12)的前端插入所述柔性引导管(11)内；

所述柔性推杆(13)的后端固接在所述第二滑块(222)上，且所述柔性推杆(13)的前端插入所述柔性空心针(12)内。

4.根据权利要求3所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述弯曲引导杆(32)连接在所述第一前侧板(212)上；

所述引导凹槽(321)开设在所述弯曲引导杆(32)的外表面上，且所述引导凹槽(321)的引导形状轨迹还包括与所述曲线轨迹段(3211)的前端相切连接的直线轨迹段(3212)。

5.根据权利要求4所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述曲线轨迹段(3211)为圆弧轨迹段或抛物线轨迹段或椭圆弧轨迹段；

所述引导凹槽(321)的横截面的形状为圆弧状或U形状或矩形状。

6.根据权利要求2-5中任意一项所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述第三驱动机构(31)包括第三底板(311)、可沿X方向往复移动设置在所述第三底板(311)上的第三滑块(312)、用于驱动所述第三滑块(312)沿X方向往复移动的第三动力装置(313)、固定套设在所述柔性引导管(11)的前端的矫直器(314)以及一端与所述矫直器(314)可转动连接且另一端与所述第三滑块(312)可转动连接的连杆(315)。

7.根据权利要求6所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述第三驱动机构(31)还包括固定套设在所述柔性引导管(11)的前端和后端之间的至少一个引导管夹持器(316)以及连接在所述引导管夹持器(316)和第三滑块(312)之间的弹簧(317)。

8.根据权利要求7所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述矫直器(314)包括固定连接在所述柔性引导管(11)前端的直线套管(3141)、固接在所述直线套管(3141)上的连接部(3142)以及设置在所述连接部(3142)上的用于与所述连杆(315)可转动连接的连接轴(3143)；

所述引导管夹持器(316)包括固定套设在所述柔性引导管(11)上的夹持套(3161)以及固接在所述夹持套(3161)上的用于与所述弹簧(317)连接的安装杆(3162)。

9.根据权利要求8所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，所述直线套管(3141)和夹持套(3161)的用于与所述引导凹槽(321)接触的底面的横截面轮廓形状均与所述引导凹槽(321)的横截面轮廓形状相匹配。

10.根据权利要求9所述的柔性针穿刺装置，其特征在于，还包括支架(4)，所述支架(4)包括安装底板(41)和安装侧板(42)，所述柔性针弯曲机构(3)的第三驱动机构(31)设置在所述底板上，所述柔性针穿刺机构(2)的第一驱动机构(21)高度可调节的设置在所述安装侧板(42)上。

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