CN114305679A - 一种辅助运动装置、驱动系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种辅助运动装置、驱动系统及控制方法,属于消融手术装置技术领域。一种辅助运动装置,包括机架、运动组件和驱动组件;所述运动组件设于所述机架上,所述运动组件在驱动组件的驱动下实现直线和/或旋转运动;所述驱动组件包括手动驱动部和全自动驱动部;其中,所述手动驱动部用以实现对所述运动组件的人工控制;所述全自动驱动部用以实现对所述运动组件的全自动控制。本发明实现了光纤导管同步的直线运动和旋转运动,且通过丝杆、齿轮啮合的方式提高了直线位移和旋转角度的控制精度;所述驱动组件具有双驱动源,既可以实现对所述光纤导管的人工手动调节又可以实现对所述光纤导管的全自动调节。
Description
本发明涉及医疗设备技术领域,尤其涉及一种辅助运动装置、驱动系统及控制方法。
背景技术
医疗机器人是集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域,是当前国内外机器人领域的一个研究热点。在神经外科领域最常用的医疗机器人又称为手术机器人,在手术机器人系统中,辅助机器人在外科手术中占据了近17%,成为日常外科手术中的常用辅助设备之一。随着技术的不断发展,手术机器人将朝向小型化、专门化、低成本、智能化、自动化发展,并将引领微创外科进入一个崭新的时代。
以MRgLITT为例,MRgLITT是磁共振成像引导的激光间质热疗技术的简称,该技术通过术中磁共振的帮助,可以实现实时对病变组织(脑肿瘤、癫痫病灶、放射性坏死等)实施热疗,通过适宜、安全的温度和热疗范围,对病变组织给予精准消灭,同时不破坏病变周围正常脑组织和神经血管结构,是一种全新的微创脑肿瘤治疗技术。一般来讲在实施热疗前,通常会先规划好激光传输器械(如光纤导管)的插入深度、出光方向或角度等,在手术过程中,也会在磁共振引导下实时调整光纤导管的作用位置和出光方向或角度,以期达到适形消融的目的。由此可见,在激光消融术中,对光纤导管运动方位的控制有着较高的精度要求。
目前,MRgLITT技术尚处于培育发展阶段,而现有的相近或其他领域中的手术辅助机器人仍存在有以下问题,以致于不能将其直接用于该激光消融术中:①,国内尚无成熟的辅助工具既能适用于磁共振环境,又能精准的控制光纤导管的运动轨迹。②,现有的手术辅助装置的驱动源要么是人工手动操作,要么是通过驱动机构驱动。其中,人工手动操作的弊端在于人工对光纤导管的控制精度最高只能达到1mm,距离激光消融手术所需要的控制精度(通常是小于0.5mm)相差甚远;且人工调节的方式会延长手术时间,给患者带来的风险也相对较大。带有自动驱动机构的辅助机器人精度上比人工调控更加有优势,但是现有的驱动机构一般都一体设计于手术辅助机器人上,驱动机构的运行将会影响MRI的扫描精度,使扫描图像产生噪点伪影等,给后续的实时分析带来一定阻碍。③,考虑到LITT技术处于发展和应用初期,对光纤导管的方位控制仍需“两条腿走路”,既能做到手动调控的精度达到手术需要,又可以满足在磁共振环境下的全自动驱动,而目前尚无一款既能手动控制又可以全自动控制的可实现双精准调控的手术辅助机器人,以满足高精尖的手术需求。④,现有的相近领域中的手术辅助机器人结构复杂、体积与重量较大,如果使用在激光消融手术中,则必须要额外使用头架和夹持器去固定,这就有可能导致光纤导管在进入目标区域的路径上又额外增加了限制其运行轨迹的固定装置,而该固定装置的定位一旦有偏差就会影响临床手术路径的实施,给操作者带来不便;而夹持器的使用容易损坏手术器械。⑤,现有的相近领域中的手术辅助机器人,实现直线和/或旋转运动的装置结构繁杂,通常需要若干零件之间的多种组合设计才可实现,多重零件的传递易降低力传输精度,且在运行过程中装置极易出现问题,大大降低了手术辅助机器人的运行稳定性和可靠性。
因此,有必要开发一款在磁共振的引导下,更加智能化、更具安全性,具有误差小、可以辅助医护人员、能够实现高精度控制的双精准手术辅助机器人。
发明内容
鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种辅助运动装置、驱动系统及控制方法,用以解决现有技术中运动装置结构复杂、运动精度低、手术器械方位调控不精确以及无法在核磁环境中使用的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
本发明提出一种辅助运动装置,其包括机架、运动组件和驱动组件;所述运动组件设于所述机架上,所述运动组件在驱动组件的驱动下实现直线和/或旋转运动;所述驱动组件包括手动驱动部和全自动驱动部;其中,所述手动驱动部用以实现对所述运动组件的人工控制;所述全自动驱动部用以实现对所述运动组件的全自动控制。
优选的,所述运动组件包括直线运动组件和旋转运动组件,所述旋转运动组件设于所述直线运动组件上;所述手动驱动部与所述全自动驱动部可拆卸连接;所述机架和所述运动组件均由核磁兼容材质制成。
优选的,所述全自动驱动部包括第一驱动装置和第二驱动装置;所述第一驱动装置用于全自动驱动所述直线运动组件进行直线运动;所述直线运动组件能够带动所述旋转运动组件进行直线运动;所述第二驱动装置用于全自动驱动所述旋转运动组件进行旋转运动,所述旋转运动组件能够带动光纤导管进行旋转运动。
优选的,所述手动驱动部包括第一手动调节部和第二手动调节部;所述第一手动调节部用于人工手动驱动所述直线运动组件进行直线运动;所述直线运动组件能够带动所述旋转运动组件进行直线运动;所述第二手动调节部用于人工手动驱动所述旋转运动组件进行旋转运动,所述旋转运动组件能够带动光纤导管进行旋转运动。
优选的,所述第一手动调节部与所述第一驱动装置可拆卸连接;所述第二手动调节部与所述第二驱动装置可拆卸连接。
优选的,所述直线运动组件包括丝杆、直线主动运动部和直线从动运动部,所述直线主动运动部与所述丝杆连接;
所述旋转运动组件包括主动轮和从动轮,所述主动轮与从动轮相互啮合。
优选的,所述直线主动运动部和所述直线从动运动部的连接处设置有导轨导向槽,所述直线主动运动部、直线从动运动部和所述导轨导向槽一体成型。
优选的,所述机架包括固定部、导向部、底盖和后盖;所述后盖设置于所述机架的后侧;所述固定部固定设置于所述机架的前侧,所述固定部设有轴向贯穿的通孔;所述导向部包括两条导轨,所述导轨与所述导轨导向槽活动连接。
优选的,所述直线从动运动部上设有一环颈;所述从动轮活动设置于所述环颈内;所述光纤导管包括光纤固定部和光纤,所述光纤固定部可拆卸连接于所述从动轮上,且所述光纤依次穿过所述从动轮的圆形槽、所述直线从动运动部的穿孔以及所述通孔。
优选的,所述运动组件或所述机架上设置有位置传感器。
本发明还提出一种辅助运动装置的驱动系统,其包括远程控制系统和机器人,所述机器人包括通信模块、处理模块和所述辅助运动装置,所述远程控制系统和机器人电连接,用于控制所述辅助运动装置中光纤导管的运动。
本发明的一种辅助运动装置的驱动系统的控制方法包括直接人工手动或远程全自动地控制所述驱动组件运行从而驱动所述直线运动组件和旋转运动组件执行直线运动和/或旋转运动。
与现有技术相比,本发明至少可实现如下有益效果之一:
(1)本发明在第二驱动装置的驱动下,机架内的光纤导管通过旋转运动组件进行自旋转运动,在第一驱动装置的驱动下,直线运动组件带动设置在所述直线运动组件上的旋转运动组件进行同步直线运动,使得所述光纤导管、旋转运动组件和直线运动组件实现直线运动的同步性,从而实现光纤导管在机架内可同时进行直线运动和旋转运动。
(2)本发明所述直线从动运动部包括旋转运动组件和盖板,所述旋转运动组件设置于所述直线从动运动部内,从而实现旋转运动组件以及直线运动组件两者的同步直线运动输出。
(3)本发明所述直线从动运动部与盖板配合设置,所述直线从动运动部内设置有空腔,所述空腔与旋转运动组件配合设置,用于盛装旋转运动组件的同时起到固定和限位的作用,使得旋转运动组件内的光纤导管实现直线运动输出以及自身旋转,不产生其他方向的偏移,从而增加整个手术的精准性。
(4)本发明所述定位筋的末端外环周设置有孤凸部,所述定位筋的外直径等于所述定位筋配合槽的直径,所述孤凸部的直径大于所述定位筋配合槽的直径,使得所述孤凸部可以卡在所述定位筋配合槽的外壁,从而将所述光纤导管与所述旋转运动组件相互卡合固定在一起,不会出现滑落或者移位的情况发生,从而保证光纤导管的同心位置。
(5)本发明还设置有圆环形尺带和旋转位置传感器,用于反馈所述旋转运动组件的旋转运动,即光纤导管的旋转运动。同时还设置有直线位置传感器和直尺带,所述直线位置传感器用于反馈所述直线运动组件的直线输出运动,即光纤导管的直线运动,使得操作者可以根据反馈的直线/旋转运动情况来进行下一步的消融操作。
(6)本发明所述固定部设有通孔,一端固定设置于所述机架的一侧,且所述通孔与所述从动轮同轴心设置;另一端可拆卸连接有颅骨钉、头部线圈等用于将该设备固定于头部的支撑部件,并且保证颅骨钉建立的手术通道与所述通孔保持同轴,确保直线运动的方向准确性,使得该装置的应用范围更广阔。
(7)本发明所述导向部包括两条导轨,分别对称设置于所述机架上侧的两边,与所述丝杆平行设置,所述导轨与直线运动组件上的导轨导向槽配合设置,直线运动组件通过第一驱动装置在所述导轨上与丝杆同向进行平行运动,使得所述直线组件可以定向运动,即所述导轨对光纤导管的运动起到定位定向作用。
(8)本发明中的用来控制光纤导管实现直线和/或旋转运动的驱动源有两种,既可以是全自动的控制,也可以是人工手动控制,可以随时根据需求和需要选择合适的驱动源进行对光纤导管的位置进行适应性变化。且无论是全自动控制还是人工手动控制都会有位置传感器信号输出以保证光纤导管运动的准确性,可操作性多变,应用范围更广。
(9)本发明的运动组件优选为非金属材质,整理重量轻且不影响MR图像质量,可实现整体重量小于40g,设备轻巧可以配合头部线圈一起使用。驱动部固定远离运动部,固定在特定的床体支架平台上,牢固且便于操作。同时也保证不在MR扫描区域内,不会影响图像质量
(10)本发明中驱动组件和运动组件通过软轴连接,软轴可以根据现场情况进行一定弯曲,可以配合头架使用。软轴内部采用的无磁不锈钢丝编织而成,外部采用树脂类如PTFE。驱动组件可以直接手动操作软轴输出驱动力,也可以通过电机来完成输出力的传输。当使用电机时,可以通过远程控制系统来完成电机驱动,使得操作人员不进入MRI(磁共振成像)室内即可完成手术中光纤导管的运动调节。
本发明中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明辅助运动装置的系统结构示意图一;
图2A为本发明运动组件的剖视图一;
图2B为本发明运动组件的爆炸图一;
图2C为本发明运动组件的爆炸图二;
图3A为本发明运动组件的侧视图一;
图3B为本发明运动组件的侧视图二;
图4A为本发明运动组件的侧视图三;
图4B为本发明运动组件的剖视图二;
图5A为本发明光纤导管与从动轮的连接关系示意图;
图5B为本发明光纤导管固定部未组合立体示意图;
图5C为本发明光纤导管固定部组合示意图;
图6A为本发明驱动组件的结构示意图一;
图6B为本发明驱动组件的结构示意图二;
图7A为本发明驱动组件的爆炸图;
图7B为本发明驱动组件的立体图;
图8A为本发明带有支撑架的驱动组件的示意图一;
图8B为本发明带有支撑架的驱动组件的示意图二;
图8C为本发明带有支撑架的驱动组件的示意图三;
图9为本发明辅助运动装置的系统结构示意图二;
图10A为本发明远程控制系统的示意图一;
图10B为本发明远程控制系统的示意图二。
附图标记:
机架1,直线运动组件2,丝杆21,丝杆螺母211,直线主动运动部22,直线从动运动部23,穿孔230,环颈231,豁口2310,第一环颈2311和第二环颈2312,第一阶梯面23A,第二阶梯面32A,导轨导向槽24,直线位置传感器25,直尺带26,盖板232,第一孔2320,第二孔2321,旋转运动组件3,主动轮31从动轮32,驱动杆311,光纤导管4,光纤固定部41,光纤42,定位筋410,弧凸部4101,光纤导管固定器51,第一凹腔511,第二凹腔512,凸台513,定位槽514,圆形槽5141,定位筋配合槽5142,环形槽5120,光纤导管固定件52,卡合内块521,分叉端5211,凸部5212,卡合外块522,圆孔5221,定位筋5222,孤凸部5223,圆环形尺带53,旋转位置传感器54,固定部6,通孔60,固定孔61,导向部7,导轨71,第一驱动装置8,第二驱动装置9,底盖11,前盖13,后盖12,第一壳体100,第一手动调节部100A,第一转轴101,第一转轮102,第二手动调节部100B,第二转轴103,第二转轮104,滑动槽10a,滑动部20a,固定件20b,第二壳体200,第三壳体300,第一开口300A,第二开口300B,标记尺300C,支撑架301,挡片302,弯折边3021,远程控制系统10。
具体实施方式
以下结合具体实施例对一种光纤导管的辅助运动装置、驱动系统及控制方法作进一步的详细描述,这些实施例只用于比较和解释的目的,本发明不限定于这些实施例中。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”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。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置,例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的,与它们在空间中的方位无关。
本发明通常的工作面可以为平面或曲面,可以倾斜,也可以直线。为了方便说明,本发明实施例放置在直线面上,并在直线面上使用,并以此限定“高低”和“上下”。
如图1所示,本发明提供了一种辅助运动装置,所述辅助运动装置将手动控制及自动控制结合成一体,采用核磁兼容材质制成,其控制装置优选为超声波电机,因此辅助运动装置可以在磁共振环境中使用,并在磁共振的引导下能够对介入性手术器械的运动实现高精度的控制。所述辅助运动装置包括机架1和设于所述机架1上的运动组件。所述运动组件用于在驱动力的驱动下带动所述介入性手术器械完成直线运动和旋转运动。进一步的,所述运动组件包括直线运动组件2和旋转运动组件3,所述直线运动组件2和旋转运动组件3可以是一体设置,也可以是可拆卸的分体设置形式,在此不做限制。
更进一步的,所述直线运动组件2在驱动力的驱动下能够带动所述旋转运动组件3一起进行直线运动;另外地,所述旋转运动组件3在驱动力的驱动下能够相对所述直线运动组件2做旋转运动,所述旋转运动组件3能够带动介入性手术器械一并进行旋转运动。所述驱动力源于手动驱动控制或者是全自动驱动控制。
以下将以MRgLITT技术和应用于该MRgLITT技术的光纤导管为例,对本发明的结构、功能及效果做详细阐述。
实施例1
本发明提出一种辅助运动装置包括机架1、运动组件和驱动组件,所述运动组件与所述驱动组件分体设置,且在实际使用时所述运动组件与所述驱动组件之间具有一定的设置距离,即所述驱动组件远离核磁主体或远离磁共振室设置,一是避免了驱动组件对磁共振成像和测温技术的影响,二是减轻了运动组件的重量,使得所述运动组件的体积和重量降到最低,使所述运动组件不用再通过额外的固定装置就可以实现与颅骨钉固定连接;同时所述运动组件重量的减轻可以增加其的稳定性,使其在运动过程中更加平稳可控,进一步的所述运动组件的体积可以做到更小,使之灵活适应头架或头部线圈等狭小的空间。此外,驱动组件的驱动装置优选为超声波电机以适用于核磁环境中。
请参阅图1和图2A,所述运动组件包括直线运动组件2和旋转运动组件3;所述直线运动组件2和旋转运动组件3设置在机架1上。具体的,所述直线运动组件2包括丝杆21、直线主动运动部22和直线从动运动部23。所述直线主动运动部22和直线从动运动部23设置在同一竖直平面上,所述直线主动运动部22位于所述直线从动运动部23的下方,两者相连接处的两侧对称设置有导轨导向槽24,优选的所述直线主动运动部22、所述直线从动运动部23和所述导轨导向槽24三者一体成型。所述直线主动运动部22上具有一螺孔,所述丝杆21穿过该螺孔与所述直线主动运动部22螺栓连接。
请一并参阅图2B,进一步地,所述机架1大体为长方体框体结构,其具有两个相对较长的对边和两个相对较短的对边。更具体的,所述机架1的两个相对较长的对边的上部设有导向部7,下部设有底盖11;所述机架1的两个相对较短的对边一侧为前盖13,另一侧为后盖12。所述前盖上设有固定部6。所述导向部7包括两条导轨71,所述导轨71分别对称设置于所述机架1的两个相对较长的对边的上部的两边。进一步的,所述导轨71的两端分别与所述前盖13、所述后盖12连接。所述导轨71与所述导轨导向槽24相配合滑动设置。优选的,所述固定部6与所述前盖13一体成型,且所述固定部6设有轴向贯穿的通孔60以及与所述通孔60垂直设置且连通的固定孔61。所述固定部6用于与所述颅骨钉固定连接形成可供手术器械,例如光纤导管4贯穿的颅骨手术通道。
进一步地,所述丝杆21的两端分别通过轴承活动连接在所述机架1的所述前盖13和所述后盖12上。所述直线主动运动部22与所述丝杆21通过所述丝杆螺母211螺旋设置,也即所述丝杆螺母211设于所述直线主动运动部22上,所述丝杆螺母211与所述丝杆21连接。通过所述导轨71与所述导轨导向槽24的活动连接(或滑动连接),以及所述直线主动运动部22与所述丝杆21的活动连接,最终实现了所述直线运动组件2的直线运动。更优选的,所述导轨71与所述导轨导向槽24不是本发明中的必须部件,所述导轨71与所述导轨导向槽24的设置可以将所述直线运动组件2的运动轨迹更精准的限制在直线上,起到定位定向的运动作用。
请一并参阅图2C,所述运动组件还包括旋转运动组件3。所述旋转运动组件3包括主动轮31和从动轮32,所述主动轮31与从动轮32相互啮合组成变速齿轮组;所述主动轮31中心处固定设置有驱动杆311。所述旋转运动组件3与所述直线运动组件2的所述直线从动运动部23活动连接。在本发明的其一具体实施例中,具体设计为:
请一并参阅图3A和图3B,所述直线从动运动部23上开设有一穿孔230,所述穿孔230周围设置有一环颈231。优选的,所述环颈231的直径大于所述穿孔230的直径,所述环颈231的直径略大于所述从动轮32的直径,使所述从动轮32可在所述环颈231内进行旋转运动,以实现所述从动轮32在所述环颈231内的旋转活动。所述环颈231为非封闭环,其下部开设一豁口2310。所述豁口2310下方的所述直线运动组件2上还开设有一供所述驱动杆311贯穿的活动连接孔(图中未示出)。所述从动轮32安置在所述环颈231内,所述从动轮32下方啮合有所述主动轮31,优选的所述主动轮31和所述从动轮32之间啮合处为所述豁口2310开设处。通过所述驱动杆311与所述活动连接孔的连接实现所述主动轮31与所述直线运动组件2的连接。
所述主动轮31的直径远小于所述从动轮32的直径,当所述主动轮31旋转一圈时仅仅可以实现所述从动轮32的微小旋转,进而所述从动轮32带动所述光纤导管4同步旋转,因此使得整个变速齿轮组在结构上实现微步距转动,从而实现对所述光纤导管4的旋转微调效果。
更进一步的,为了增强所述旋转运动组件3的运动稳定性,所述环颈231外围还固定设置有与所述旋转运动组件3相匹配的盖板232。所述盖板232包括第一孔2320和第二孔2321。其中,所述第一孔2320相对于所述环颈231位置处开设,所述第二孔2321相对于所述主动轮31开设。所述直线运动组件2与所述盖板232之间的容纳腔内用于承装所述旋转运动组件3,并起到起到固定和限位的作用。优选的,所述从动轮32与所述光纤导管4可拆卸连接,所述盖板232的第一孔2320、所述从动轮32、所述穿孔230、所述通孔60、光纤导管4、以及所述颅骨钉的通孔为同轴心设置,使得所述旋转运动组件3内的光纤导管4实现直线运动以及自身旋转动作,不产生其他方向的偏移,从而增加辅助运动装置运动的精准性。
所述辅助运动装置还包括远离所述运动组件设置的驱动组件,所述运动组件的所述丝杆21和所述驱动杆311分别与所述驱动组件相连接。所述运动组件在所述驱动组件的驱动下实现直线运动和/或旋转运动。进一步的,所述驱动组件驱动所述直线运动组件2做直线运动;所述直线运动组件2能够带动所述旋转运动组件3和所述光纤导管4一并进行直线运动;所述驱动组件还用于驱动所述旋转运动组件3做旋转运动,所述旋转运动组件3能够带动所述光纤导管4进行旋转运动。当然,所述直线运动组件2在进行直线运动的同时所述旋转运动组件3亦可进行旋转运动,从而进一步的可实现所述光纤导管4可同时进行直线运动和旋转运动。
本发明的运动组件结构简单,其中所述从动轮32既是旋转运动组件又是固定光纤导管4的固定件,以极少的零件数量实现多个运动功能;此外本发明的运动组件优选为非金属材质,整理重量轻且不影响MR图像质量,可实现整体重量小于40g或者是更轻的20g,设备小而轻巧,既可以配合头部线圈使用又可以很方便的与颅骨钉固定牢固而不会对颅骨钉施加过度的负载。驱动部固定远离运动部,固定在特定的床体支架平台上,牢固且便于操作。同时也保证不在MR扫描区域内,不会影响图像质量。
实施例2
请再次参阅图2A至图2C、图3A至图3B、图4A至图4B,本发明的又一个具体实施例2与实施例1的不同之处在于,为了使得所述旋转运动组件3的运动更加平稳、精准,本实施例2对所述直线运动组件2和所述旋转运动组件3之间的配合方式进行了进一步的优化。
所述环颈231包括第一环颈2311和第二环颈2312,所述第一环颈2311和所述第二环颈2312的连接处形成台阶状。相应的,所述从动轮32与所述直线从动运动部23相抵触的一侧具有与所述环颈231相适配的台阶状抵靠面。也即所述环颈231(或者是所述直线从动运动部23)与所述从动轮32通过至少一级的阶梯面配合安装在一起,所述环颈231(或者是所述直线从动运动部23)的第一阶梯面23A对所述从动轮32的第二阶梯面32A形成逐级支撑结构。
具体地,所述从动轮32为一侧敞口的阶梯式凹腔结构,该凹腔结构包括第一凹腔511和第二凹腔512。所述第一凹腔511与第二凹腔512均为圆柱形凹腔结构,两者同轴心设置且相互邻接且连通,所述第一凹腔511的直径大于所述第二凹腔512的直径,两者相邻接处形成一个凸台513。所述凸台513所在的阶梯面32A与所述第一环颈2311和所述第二环颈2312连接处形成的阶梯面23A相抵靠,进而保证了所述从动轮32在进行直线和/或旋转运动时的稳定性。
更进一步的,所述从动轮32的第二凹腔512的外直径与所述第一环颈2311相匹配。更优选的,所述第二凹腔512的外直径则小于所述第二环颈2312,以实现所述从动轮32在所述环颈231内的限位和旋转运动。
请一并参阅图4A至图4B、图5A,所述从动轮32的第二凹腔512的底面开设有定位槽514,定位槽514与所述第一凹腔511、所述第二凹腔512同轴心设置。优选的,所述定位槽514包括圆形槽5141和定位筋配合槽5142,所述圆形槽5141外周均匀设置有多个定位筋配合槽5142。优选地,所述定位筋配合槽5142为两个且对称设置于所述圆形槽5141外周。可选地,所述定位筋配合槽5142也可以为三个或三个以上,相互之间等间隔设置于圆形槽5141的外周。
如图5A所示,所述光纤导管4包括光纤固定部41和光纤42,所述光纤固定部41与所述从动轮32抵靠的一端设置有定位筋410,所述定位筋410与所述定位筋配合槽5142相匹配设置。使用时,所述光纤导管4的光纤42及所述定位筋410分别各自穿过所述圆形槽5141和所述定位筋配合槽5142,直至所述光纤固定部41抵靠于所述第二凹腔512的底面,再借助所述定位筋410端部的弧凸部4101卡固于所述定位筋配合槽5142的边缘实现了所述光纤导管4与所述从动轮32的相对固定。本发明借由所述定位筋410与所述定位筋配合槽5142的配合来实现所述光纤导管4与所述从动轮32的之间的相对静止关系,以此实现了光纤导管的旋转运动。当然,所述光纤导管4与所述从动轮32之间还可以是其他连接方式,例如粘接、卡固连接、过盈配合、螺纹连接等,例如所述从动轮32内部设有内螺纹,所述光纤导管4的光纤固定部41外围设置有外螺纹,借由所述内外螺纹的螺接实现两者的固定连接。以上连接方式均为现有技术,在此不做赘述。
请再次参阅图2A至图2C、图3A至图3B,进一步地,所述从动轮32抵靠所述直线从动运动部23的所述第二凹腔512的底面设有环形槽5120,所述环形槽5120内设置有圆环形尺带53,所述直线从动运动部23的另一端面(靠近所述固定部6的端面)上设置有旋转位置传感器54。
本发明通过所述圆环形尺带53和旋转位置传感器54检测并实时反馈所述旋转运动组件3的旋转运动情况,使得操作者可以根据反馈的所述旋转运动情况来进行下一步对所述光纤导管4的运动操作指令。
进一步地,请一并参阅图3A至图3B,所述直线主动运动部22的一侧设置有直线位置传感器25和直尺带26。本发明借由所述直线位置传感器25和所述直尺带26实时反馈所述直线运动组件2的直线运动情况,使得操作者可以根据反馈的所述直线运动情况来进行下一步对所述光纤导管4的运动操作指令。
所述圆环形尺带53和旋转位置传感器54、所述直线位置传感器25和直尺带26均为现有技术再次不做赘述。
实施例3
进一步地,如图5B-5C所示,所述从动轮32内部设有光纤导管固定部,所述光纤导管固定部包括光纤导管固定器51和光纤导管固定件52,所述光纤导管固定器51与光纤导管固定件52可拆卸配合连接,所述光纤导管固定器51固定配合设置于所述从动轮32内部。
具体地,所述光纤导管固定器51为阶梯式凹腔结构,该凹腔结构包括第一凹腔511和第二凹腔512。所述第一凹腔511与第二凹腔512均为圆柱形凹腔结构,两者同轴心设置且相互邻接且连通,所述第一凹腔511的直径大于所述第二凹腔512的直径,两者相邻接处形成一个直角凸台513。
进一步地,所述光纤导管固定器51近第二凹腔512的一端开设有定位槽514,与所述第一凹腔511与第二凹腔512同轴心设置。所述定位槽514包括圆形槽5141和定位筋配合槽5142,所述圆形槽5141外周均匀设置有多个定位筋配合槽5142。优选地,所述定位筋配合槽5142为两个且对称设置于所述圆形槽5141外周。可选地,所述定位筋配合槽5142也可以为三个或三个以上,相互之间等间隔设置于圆形槽5141的外周。
具体地,所述光纤导管固定件52包括卡合内块521和卡合外块522,所述卡合外块522为一个空心管体,管体内设有凹槽,所述凹槽内壁设置有内螺纹,所述卡合内块521为一个空心管柱,所述卡合内块521与卡合外块522相配合的一端为分叉端5211,所述分叉端5211设置有多个分叉,多个所述分叉均匀分布,每个分叉末端设有凸部5212,所述凸部5212为一个一端带有空腔的圆弧形弹性部件,所述开口朝向管柱的中心,所述空腔的空间大小会随着所述凸部5212周围的压紧力的增加而减少,从而实现所述分叉与光纤导管4的紧密贴合。所述凸部5212外壁设置有外螺纹,所述外螺纹与所述内螺纹螺旋配合连接,所述分叉端5211的分叉会随着卡合外块522的螺旋锁紧慢慢聚拢,及通过所述凸部5212与光纤导管4的紧密贴合以及所述分叉端5211的聚合聚拢的双重作用实现对光纤导管4的紧固效果。
进一步地,所述卡合外块522的外直径与所述第一凹腔511的内直径相同,两者可拆卸配合连接。所述卡合外块522管体的一端设置有圆孔5221,用于放置光纤导管,所述卡合外块522上圆孔5221的外周对称连设有定位筋5222,该定位筋5222可以为两个,也可以为三个或三个以上,所述定位筋5222的末端外环周设置有孤凸部5223,多个所述定位筋5222构成的圆环的外直径等于所述定位筋配合槽5142的直径,所述孤凸部5223的直径大于所述定位筋配合槽5142的直径。
实施时,先将光纤导管4放进卡合内块521的管柱内,光纤导管4在卡合内块的分叉端5211未紧固的状态下可以自由移动,固定时将卡合外块522与卡合内块521螺旋连接,所述卡合内块521的分叉端5211通过卡合外块522的螺旋紧固力使所述凸部5212的内壁与光纤导管4紧密贴合,同时所述多个分叉聚拢,使得光纤导管4可以牢固的卡在光纤导管固定件52内。接着,再将光纤导管固定件52的定位筋5222一端穿过所述光纤导管固定器51的定位槽514,所述孤凸部5223优先穿过定位筋配合槽5142,由于所述孤凸部5223的直径大于所述定位筋配合槽5142的直径,使得所述孤凸部5223可以卡在所述定位筋配合槽5142的外壁,此时所述卡合外块522的管体恰好与所述第一凹腔511卡合配合连接,使得卡合外块522的凸部5212的末端恰好与所述直角凸台513相接触使其卡在所述第一凹腔512内,从而将所述光纤导管固定件52与光纤导管固定器51相互卡合固定在一起,不会出现滑落或者移位的情况发生,从而保证光纤导管4可以在光纤导管固定器51内实现固定效果,不会出现滑落或者移位的情况发生,增加手术中光纤导管4运动的精准性。
进一步地,所述卡合内块521远离卡合外块522的一端设置有微调组件34,所述微调组件34包括微调夹持部341和微调固定部342,所述微调夹持部设置于近所述卡合内块521的端部。所述微调夹持部341包括内夹具和外夹具,用于夹持所述卡合内块521,从而夹持固定所述卡合内块521内的光纤导管4。所述内夹具的外壁两端均设置有外螺纹,所述外夹具内壁设置有内螺纹,两者之间通过螺纹连接,且两者之间还设置有防滑胶圈,使得所述内夹具和外夹具之间增加摩擦力从而进一步达到紧固效果。所述微调固定部342包括内固定件和外固定件,所述外固定件内壁设置有内壁螺纹,与所述内夹具另一端的外螺纹螺旋连接,所述内固定件设置于所述外固定件和所述内夹之间,且其内壁设置有锯齿突起,用于将光纤导管4夹持的更紧的同时防止打滑。
实施例4
请参阅图1、图6A至图6B,所述辅助运动装置还包括远离所述运动组件设置的驱动组件。所述驱动组件包括与所述丝杆21相连的第一驱动装置8和与所述驱动杆311相连的第二驱动装置9。所述第一驱动装置8用于驱动所述直线运动组件2做直线运动;所述直线运动组件2能够带动所述旋转运动组件3一并进行直线运动;所述第二驱动装置9用于驱动所述旋转运动组件3做旋转运动,所述旋转运动组件3能够带动光纤导管4进行旋转运动。
实施时,在第二驱动装置9的驱动下机架1内的光纤导管4通过旋转运动组件3进行旋转运动,在所述第一驱动装置8的驱动下所述直线运动组件2一并带动设置在所述直线运动组件2上的旋转运动组件3进行同步直线运动,使得旋转运动组件3和直线运动组件2实现直线运动的同步性,从而进一步的可实现光纤导管4可同时进行直线运动和旋转运动。更进一步的,所述驱动组件包括一个驱动装置和力切换装置,借由所述力切换装置可以把驱动力切换到不同的运动组件上以实现直线和旋转的两种运动形式,所述驱动装置和所述力切换装置均为现有技术在此不做描述。
如图6A、图6B所示,本发明提供了一种可实现双驱动源的驱动组件,该驱动组件既可以实现全自动控制又可以实现人工手动控制。所述驱动组件的包括手动驱动部和全自动驱动部,所述手动驱动部与所述全自动驱动部可拆卸连接。当需要进行全自动电路控制时,可以将所述丝杆21和所述驱动杆311的连接端分别直接与所述全自动驱动部相连。当需要人工手动调节时,将所述丝杆21和所述驱动杆311的连接端分别直接与所述手动驱动部相连即可实现。以下将以本发明的其一优选实施例中进行阐述所述驱动组件的设计思路,本发明的实施例4仅仅是举例说明,而不是限制,因此凡是在本发明的设计思路内的发明创作均在本发明的保护范围内。
请再次参阅图6A至图6B,本发明的所述驱动组件包括第一壳体100和第二壳体200,所述第一壳体100和所述第二壳体200为活动连接。其中,所述第一壳体100内设置有第一手动调节部100A和第二手动调节部100B;所述第二壳体200内设置有第一驱动装置8和第二驱动装置9。进一步的,所述丝杆21依次与所述第一手动调节部100A、所述第一驱动装置8可拆卸连接,所述驱动杆311依次与所述第二手动调节部100B、所述第二驱动装置9可拆卸连接。此时,驱动所述第一驱动装置8和所述第二驱动装置9,进而一并带动所述第一手动调节部100A和所述第二手动调节部100B运动,实现所述运动组件的直线和/或旋转运动。
更进一步的,将所述第一手动调节部100A和所述第一驱动装置8的驱动轴通过连接轴套可断开连接,经将所述第二手动调节部100B和所述第二驱动装置9的驱动轴通过连接轴套可断开连接,仅通过对所述第一手动调节部100A和所述第二手动调节部100B进行手动调节,以实现对所述运动组件的手动控制。
一并参阅图7A和图7B,所述第一壳体100具有容纳腔a和容纳腔b,容纳腔a和容纳腔b并排水平设置,容纳腔a和容纳腔b之间设置有隔板,隔板上设置有两个连接轴套凹槽,用于容纳连接轴套;所述容纳腔a内设置有所述第一手动调节部100A和所述第二手动调节部100B。所述第一手动调节部100A包括第一转轴101和第一转轮102,所述第二手动调节部100B包括第二转轴103和第二转轮104。容纳腔b内活动连接有第二壳体200。所述第二壳体200内设置有所述第一驱动装置8和所述第二驱动装置9。所述第一驱动装置8和所述第二驱动装置9可优选为超声波电机。所述第一驱动装置8的驱动轴与所述第一转轴101可拆卸连接,所述第二驱动装置9与所述第二转轴103可拆卸连接。
所述第一壳体100垂直于所述隔板的两个侧壁上均设置滑动槽10a,所述第二壳体200垂直于所述隔板的两个侧壁上设置有与所述滑动槽10a相适配的滑动部20a。优选的所述滑动部20a为凸出于所述第二壳体200的结构,所述滑动槽10a与所述滑动部20a滑动连接时,所述滑动部20a的外表面与所述第一壳体100的外表面齐平。所述滑动部20a可相应的在所述滑动槽10a内进行滑动活动。更进一步的,为了更好的固定所述第一壳体100和所述第二壳体200的相对位置,所述滑动部20a上还螺接有固定件20b,所述固定件20b的端面尺寸大于所述滑动槽10a的开槽尺寸,当所述第二壳体200相对滑动至所述第一壳体100的所需位置时,将所述固定件20b拧紧使所述固定件20b的端面抵靠于所述第一壳体100上,实现将所述第一壳体100和所述第二壳体200之间的固定连接。进一步的,所述驱动组件还包括第三壳体300,所述第三壳体300罩设于所述第一壳体100和所述第二壳体200上部,以实现密封和支撑。更进一步的,所述第三壳体300上还开设有第一开口300A和第二开口300B。所述第一转轮102的部分露出于所述第一开口300A,所述第二转轮104的部分露出于所述第二开口300B。所述第一开口300A和第二开口300B附近还设置有标记尺300C,使人工手动调节的运动精度更加可控。本发明所述的驱动组件的壳体可以是多种结构,在此不做赘述。
请一并参阅图8A、图8B和图8C,为了防止人工手动调节时,所述第一转轮102和所述第二转轮104反生倒退现象,在所述第三壳体300上、分别在所述第一转轮102和所述第二转轮104外侧设置有支撑架301和挡片302,所述支撑架301和所述挡片302的一端通过活动轴活动连接,所述挡片302的另一端设置有弯折边3021,所述弯折边3021可以卡固于所述第一转轮102和所述第二转轮104的齿槽内,以固定所述第一转轮102和所述第二转轮104的位置,同时一并配合位置传感器增加了人工调节的运动精准度。当然本发明的驱动组件还设有电性连接口和处理器,所述电性连接口和所述处理器均为现有技术,再次不在赘述。
实施例5
请参阅图9、图10A及图10B,一种消融手术光纤导管的辅助运动装置的驱动系统,包括根据实施例1至实施例4所述的一种辅助运动装置相配合的远程控制系统10和机器人;所述机器人包括:通信模块、处理模块和辅助运动装置,所述辅助运动装置为实施例1至实施例4所述的一种辅助运动装置。
所述远程控制系统10包括:控制模块,用于显示术中磁共振图像,其中,所述图像包括消融情况以及光纤导管4的方位信息,其中,所述方位信息包括以下至少之一:所述光纤导管4的插入深度、所述光纤导管4插入方向、所述光纤导管4的旋转角度;所述控制模块还用于生成控制命令,并将所述控制命令发送给所述机器人,其中,所述控制命令是在根据所述消融情况和所述方位信息判断需要对所述光纤导管4进行调整后生成的。所述机器人的所述通信模块,用于与所述控制模块进行通信,接收来自所述控制模块的所述控制命令,其中,所述控制命令中携带有对光纤导管4进行调整的参数,所述参数至少包括所述光纤导管4待调整的方位信息,所述待调整的方位信息包括以下至少之一:插入深度、插入方向、旋转角度;所述处理模块,用于将所述控制命令中携带的所述参数转换为机器臂的运动信息,并将所述运动信息发送给所述辅助运动装置;辅助运动装置,用于根据所述运动信息进行运动,其中,所述运动带动所述光纤导管4按照所述参数进行运动,所述运动信息包括以下至少之一:运动的速度、运动的方向、旋转的角度。
如图10A和图10B所示,该控制模块可以位于主机中,该主机可以是激光消融设备中的主机,该主机在进行消融手术时一般放置在磁共振室外。下面对该控制模块和机器人的功能进行说明。
控制模块用于显示术中磁共振图像,其中,该图像包括消融情况以及光纤导管4的方位信息,这里的方位信息可以包括以下至少之一:光纤导管4的插入深度、光纤导管4的插入方向、光纤导管4的旋转角度等。在消融过程中,可以随时根据消融情况和光纤导管4的方位信息确定需要对光纤导管4的方位进行调整。基于此,控制模块还用于生成控制命令,并将控制命令发送给机器人,其中,控制命令是在根据消融情况和方位信息判断需要对光纤导管4进行调整后生成的。
在一个可选的实施方式中,控制模块可以实现对机器人的远程控制功能,因此,远程控制系统可以理解为所述控制模块的一部分,远程控制系统还可以包括硬件的控制系统,例如,可以通过遥控器等设备控制机器人。
在10A和图10B中示出的机构中,辅助运动装置可以包括驱动组件和运动组件,运动组件负责带动光纤导管4的直线和/旋转运动。运动组件还可以带有绝对位置传感器用于闭环判定光纤导管的具体位置。运动机构要求小巧轻便,可以在颅骨钉、头部线圈中使用,且不会影响MR扫描图像的质量。
驱动组件用于为运动组件提供动力,该部分可以和运动组件作为一体,也可以分开。进一步的,优先采用分离的方式,将驱动组件远离磁共振主体或MR扫描腔室,然后通过动力传输结构来完成两者的力矩传输。本发明中,所述驱动组件的驱动源控制既可以是人工手动控制也可以是全自动控制,且因位置传感器和标记尺的存在更加保证了所述运动组件的运动精准度。进一步的,所述位置传感器通过电性连接线可直接与驱动组件连接,也可以是直接与所述控制系统连接。
在图10B中,可以通过MRI结构像得到的信息,判断运动组件发生位移的距离,进一步双重校准运动的真实情况,避免特殊情况下的意外发生。
通过该实施例,引入了辅助机器人用于对消融过程中的光纤导管4的调整进行操作,辅助机器人设置在患者旁边,可以根据预先的定位信息来控制辅助运动装置的运行。通过该辅助机器人的引入对光纤导管4的调节既能实现全自动控制又能实现人工手动调节,提高了光纤导管4调整的效率和准确度,进而使得手术能够取得更好的效果。
上述控制模块还可以用于进行术前消融规划,通过术前消融规划之后生成消融策略,该消融策略中包括至少一个消融阶段,每个阶段配置有该阶段对应的预期消融结果、光纤导管4的出光信息以及光纤导管4的方位信息,所述消融策略中的消融阶段按照消融策略中的配置的顺序被执行。在消融过程中,根据预先生成的消融策略可能存在多个消融阶段,例如,对于不规则形状的肿瘤,需要根据肿瘤的形状制定多个消融阶段,每个消融阶段均用于消融该肿瘤的一部分,在一个阶段完成之后,进行下一阶段的消融需要调整光纤导管4的方位,此时,在本实施例中,可以通过控制模块控制机器人来调整光纤导管4。在该可选实施方式,控制模块用于获取当前的消融阶段对应的预期消融结果,并根据MRI图像信息判断当前的消融结果与预期消融结果是否相符,进入预先生成的消融策略中下一消融阶段,并获取在下一消融阶段是否需要对所述光纤导管4进行调整的调整信息,然后,根据调整信息生成控制命令。
判断消融结果与预期消融结果是否相符的方式有很多种,例如,可以对预估消融区域进行三维立体的虚拟建模,拟合成一个近似的消融区域,或者实现术前结构相(或其他多模态图像)与术后的相同序列图像的配准,使用对比差法,对于发生改变的区域进行高亮标识,或者使用三维的快速勾画法重建出术后消融区域,与术前预估的消融区域进行对比,如果计算出消融的百分比如百分比超过110%,则认为消融过度;如果低于90%可认为消融不足,同时需要考虑预计消融区域被重叠的范围和预计消融区域以外的范围。如果百分比在90%到110%之间,则认为消融结果与预期消融结果是相同的。
在另一个可选实施方式中,在进行某个阶段消融的过程中,还可以对消融进行实时的监控。对消融过程进行实时监控的方式有很多种,在本实施例中提供了一种可选的实施方式。在该可选的实施方式中,监测模块对消融区域以及周边区域进行三维勾画,并附加相应的材料属性,存储组织材料属性清单,如果消融区域存在两种组织或以上,需进行精细分割,使得消融参数在组织交界处出现变化;如果消融区域存在肿瘤,肿瘤以外的区域,默认为同一种组织,或者分别进行勾画,使用术前消融预估控制模块进行预估,得到相应的消融参数,消融参数包括冷却速率、激光功率以及出光时间。
将消融探针插入到相应位置,设定磁共振扫描的FOV(视场角),监测模块自动识别判断每个像素点的大小,并使用每个像素点作为一个消融单元进行计算。
在使用磁共振无创测温下,结合术前的预计消融区的分割以及赋值,即消融参数和材料属性,使用阿伦尼乌斯方程和/或CEM43模型进行消融预估。
在不同的消融阶段,不同的单元格中标记为不同的颜色,在使用阿伦尼乌斯方程时,选择开启不同的消融阈值显示,假设化学反应速率系数Ω=1时,细胞损伤大值为63.2%,在这个范围显示为淡黄色;当化学反应速率系数Ω=4.6时细胞损伤大约为99%,在这个范围内显示为橙色,以显示这个范围内细胞消融较为完全。在其他感兴趣区,如果未消融达到指定百分比,但是有超过43摄氏度,这些区域显示为绿色,同时也使用CEM43模型,在不同的等效消融时长下使用不同的颜色进行显示,例如:分别在等效为2分钟、等效为10分钟以及等效为60分钟的不同情况下进行分段显示,分段消融显示使得医生可以更好的判断消融效果,在进行消融区域显示时,消融区域为半透明,在叠加显示组织结构相后,能够同时看到消融范围和哪些区域进行了消融。
在实时监控出现需要调整光纤导管4方位调整的情况时,可以通过控制模块发送暂停命令,其中,暂停命令用于指示光纤导管4暂停消融;控制模块在接收到暂停命令之后,接收使用者输入的调整信息生成控制命令,其中,调整信息用于对光纤导管4当前的方位进行调整。
例如,在主机上还可以设置一个方向控制装置,该装置可以是一个手柄(或者也可以是多个手柄,多个手柄包括控制上升下降的手柄、控制旋转的手柄、控制在平面内移动运动的手柄等),使用者可以通过对手柄的操作来控制辅助运动装置的移动运动,此时控制模块可以获取手柄的位移,将位移转换为控制辅助运动装置移动运动的控制命令发送给机器人。
在一个可选的实施方式中,该暂停命令为控制模块的使用者发出的(例如,使用者通过主机显示的影像信息确定需要进行光纤导管4方位的调整);和/或,暂停命令也可以是控制模块根据预先配置的告警条件发出的,其中,告警条件用于指示手术中出现风险情况,例如,如果实际的消融面积大于预计消融面积,提示是否停止消融,如消融覆盖面积超过110%监测模块将切断能量输出;又例如,还可以包括:超过光纤导管4的最大深度、超出计划的消融边界、超出安全温度阈值等。
如果一个患者存在多个不同的病灶部分,可能存在使用多根光纤导管4进行消融的情况,作为一个可选的实施方式,控制模块还可以显示系统中的多根光纤导管4的消融情况,识别多根光纤导管4中需要调整的光纤导管4,并对需要调整的光纤导管4生成控制命令,其中,控制命令中携带有需要调整的光纤导管4的标识信息,标识信息用于指示辅助运动装置对该标识信息对应的光纤导管4的方位进行调整。
消融的策略中的不同阶段以及是否使用多个光纤导管4均可以通过术前规划来完成,在术前规划中,还存在一个重要的部分,就是进行光纤导管4路径的规划。规划好路径之后,可以由医生按照预先规划的路径进行光纤导管4的插入,或者,也可以通过控制模块控制机器人来进行插入。例如,控制模块还用于术前规划的光纤导管4通过人体组织抵达病灶部位的路径,其中,路径为在人体组织的路径;机器人还用于控制光纤导管4沿路径抵达病灶部位。
根据路径计算机器人的运动信息可以通过控制模块来进行计算,或者也可以通过机器人来进行计算,即控制模块用于根据路径计算机器人的辅助运动装置的运动信息,并将该运动信息发送给机器人;或者,控制模块用于将路径发送给机器人;机器人用于根据路径计算运动信息;机器人用于根据路径计算得到的运动信息控制辅助运动装置带动光纤导管4沿路径抵达病灶部位。作为一个可选的实施方式,控制模块还用于监控机器人根据路径信息带动光纤导管4的运动是否符合路径,并在偏离路径的情况下,发送调整命令,其中,调整命令用于对机器人的辅助运动装置的运动信息进行调整;机器人还用于根据调整命令调整运动。
获取光纤导管4的运动是否符合路径的方式有多种,例如,控制模块可以通过所述磁共振图像的信息和/或设置在所述辅助运动装置上的传感器反馈的数据监控光纤导管4的运动是否符合该路径,其中,设置在所述辅助运动装置上的传感器可以包括以下至少之一:运动传感器、位移传感器。
作为一个可选的方式,在上述实施例中所有的光纤导管4的调整中,所述机器人的处理模块,还用于获取辅助运动装置在运动信息控制下进行运动时的运动状态,并将运动状态通过通信模块发送给控制模块。控制模块还可以根据辅助运动装置带动的光纤导管4的运动以及收到的运动状态判断该光纤导管4的运动是否与预期相符。这种方式可以提供更好的安全保证。
上述实施例中的机器人可以单独出售或者使用,如果配合其他第三方厂商的控制模块,则该机器人提供接口,该接口用于明确对该机器人进行控制的方式和参数,以及第三方控制模块与该机器人的通讯方式。同样该机器人的反馈的参数也通过接口进行定义。这样可以增加机器人的适配,也可以在使用者已经购买第三方控制模块的情况下,增加机器人作为辅助的控制功能。
在上述系统或者上述单独出售的机器人中,还可以增加一个远端交互模块,被用于在磁共振室里对所述机器人进行控制,例如,该控制包括以下至少之一:对机器人进行校准,控制机器人进行运动,控制机器人穿刺,控制机器人紧急停止,控制机器人的辅助运动装置。
实施例6
一种实施例4的辅助运动装置的的驱动系统的控制方法。上述驱动系统分为手动驱动和全自动驱动。
手动驱动:
如图6A、图6B所示,本发明提供了一种可实现双驱动源的驱动组件,该驱动组件既可以实现全自动控制又可以实现人工手动控制。所述驱动组件包括手动驱动部和全自动驱动部,所述手动驱动部与所述全自动驱动部可拆卸连接。
当需要人工手动调节时,将所述丝杆21和所述驱动杆311的连接端分别直接与所述手动驱动部相连。且所述手动驱动部与所述全自动驱动部分开,两者不相互关联。更进一步的,所述运动组件上的位置传感器的电性连接线仍连接到所述驱动组件的处理器上,以实现手动调节下的精准反馈。此时可以通过手动调节所述第一手动调节部100A和所述第二手动调节部100B实现对所述运动组件的人工手动控制,所述手动驱动部的标记尺可以准确且直观的展示运动情况。
全自动驱动:
当需要进行全自动电路控制时,可以将所述丝杆21和所述驱动杆311的连接端分别直接与所述全自动驱动部相连。也可以是将所述丝杆21依次与所述第一手动调节部100A、所述第一驱动装置8连接;所述驱动杆311依次与所述第二手动调节部100B、所述第二驱动装置9连接。所述第一驱动装置8、第二驱动装置9以及处理器电性连接,所述处理器与所述远程控制系统连接,实现全自动控制所述运动组件的直线和/或旋转运动。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种辅助运动装置,其特征在于,包括机架(1)、运动组件和驱动组件;所述运动组件设于所述机架(1)上,所述运动组件在驱动组件的驱动下实现直线和/或旋转运动;
所述驱动组件包括手动驱动部和全自动驱动部;其中,所述手动驱动部用以实现对所述运动组件的人工控制;所述全自动驱动部用以实现对所述运动组件的全自动控制。
2.如权利要求1所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述运动组件包括直线运动组件(2)和旋转运动组件(3),所述旋转运动组件(3)设于所述直线运动组件(2)上;所述手动驱动部与所述全自动驱动部可拆卸连接;所述机架(1)和所述运动组件均由核磁兼容材质制成。
3.如权利要求2所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述全自动驱动部包括第一驱动装置(8)和第二驱动装置(9);所述第一驱动装置(8)用于全自动驱动所述直线运动组件(2)进行直线运动;所述直线运动组件(2)能够带动所述旋转运动组件(3)进行直线运动;所述第二驱动装置(9)用于全自动驱动所述旋转运动组件(3)进行旋转运动,所述旋转运动组件(3)能够带动光纤导管(4)进行旋转运动。
4.如权利要求3所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述手动驱动部包括第一手动调节部(100A)和第二手动调节部(100B);所述第一手动调节部(100A)用于人工手动驱动所述直线运动组件(2)进行直线运动;所述直线运动组件(2)能够带动所述旋转运动组件(3)进行直线运动;所述第二手动调节部(100B)用于人工手动驱动所述旋转运动组件(3)进行旋转运动,所述旋转运动组件(3)能够带动光纤导管(4)进行旋转运动。
5.如权利要求4所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述第一手动调节部(100A)与所述第一驱动装置(8)可拆卸连接;所述第二手动调节部(100B)与所述第二驱动装置(9)可拆卸连接。
6.如权利要求5所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述直线运动组件(2)包括丝杆(21)、直线主动运动部(22)和直线从动运动部(23),所述直线主动运动部(22)与所述丝杆(21)连接;
所述旋转运动组件(3)包括主动轮(31)和从动轮(32),所述主动轮(31)与从动轮(32)相互啮合。
7.根据权利要求6所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述直线主动运动部(22)和所述直线从动运动部(23)的连接处设置有导轨导向槽(24),所述直线主动运动部(22)、直线从动运动部(23)和所述导轨导向槽(24)一体成型。
8.根据权利要求7所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述机架(1)包括固定部(6)、导向部(7)、底盖(11)和后盖(12);所述后盖(12)设置于所述机架(1)的后侧;所述固定部(6)固定设置于所述机架(1)的前侧,所述固定部(6)设有轴向贯穿的通孔(60);所述导向部(7)包括两条导轨(71),所述导轨(71)与所述导轨导向槽(24)活动连接。
9.根据权利要求7所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述直线从动运动部(23)上设有一环颈(231);所述从动轮(32)活动设置于所述环颈(231)内;
所述光纤导管(4)包括光纤固定部(41)和光纤(42),所述光纤固定部(41)可拆卸连接于所述从动轮(32)上,且所述光纤(42)依次穿过所述从动轮(32)的圆形槽(5141)、所述直线从动运动部(23)的穿孔(230)以及通孔(60)。
10.根据权利要求7所述的一种辅助运动装置,其特征在于,所述运动组件上设置有位置传感器。
11.根据权利要求1-10任一项所述的一种辅助运动装置的驱动系统,其特征在于,包括远程控制系统(10)和机器人,所述机器人包括通信模块、处理模块和所述辅助运动装置,所述远程控制系统(10)和机器人电连接,用于控制所述辅助运动装置中光纤导管(4)的运动。
12.根据权利要求11所述的一种辅助运动装置的驱动系统的控制方法,其特征在于,直接人工手动或远程全自动地控制所述驱动组件运行从而驱动所述直线运动组件(2)和旋转运动组件(3)执行直线运动和/或旋转运动。
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