CN114652334A - 一种基于双机械臂式的血管造影系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双机械臂式的血管造影系统，包括第一机械臂组件、伸缩床和第二机械臂组件，第一机械臂组件和第二机械臂组件的顶部均安装在上方的天花板上，伸缩床位于第一机械臂组件和第二机械臂组件之间的地面上。本发明一种基于双机械臂式的血管造影系统，通过第一机械臂组件、伸缩床和第二机械臂组件这种分体式的结构设置，可以提高探测器和发生器之间的驱动灵活性，自由度较好，适用范围较广；同时第一机械臂组件和第二机械臂组件可以实现多轴上的运动控制，提高装置的适用性。

Description

一种基于双机械臂式的血管造影系统

技术领域

本发明涉及医疗设备相关技术领域，尤其涉及一种基于双机械臂式的血管 造影系统。

背景技术

血管造影系统一般由机架、C型臂、X射线管组件和平板探测器、患者检查 床、高压发生器、监视器及其悬挂系统、控制台等组成，用于普通X射线检查、 血管造影检查和介入治疗。

现有技术中血管造影系统的机械安装结构一般是通过一体式的C型臂的方 式，但是这种安装连接结构使得探测器和发生器之间的驱动灵活性较差，自由 度较少，实际操作使用过程中有一定的局限性。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种基于双机 械臂式的血管造影系统，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于双机械臂式的血管造 影系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于双机械臂式的血管造影系统，包括第一机械臂组件、伸缩床和第 二机械臂组件，第一机械臂组件和第二机械臂组件的顶部均安装在上方的天花 板上，伸缩床位于第一机械臂组件和第二机械臂组件之间的地面上；第一机械 臂组件从上往下依次包括有相互连接设置的第一旋转机械臂、第二旋转机械臂、 第三旋转机械臂、第四旋转机械臂、第五旋转机械臂、第六旋转机械臂和检测 平板，第一旋转机械臂的顶部通过第一安装法兰安装在上方的天花板上，检测 平板通过平板连接工装安装在第六旋转机械臂的底部位置；第二机械臂组件从 上往下依次包括有相互连接设置的第七旋转机械臂、第八旋转机械臂、第九旋 转机械臂、第十旋转机械臂、第十一旋转机械臂、第十二旋转机械臂和球管， 第七旋转机械臂的顶部通过第二安装法兰安装在上方的天花板上，球管通过球 管连接工装安装在第十二旋转机械臂的底部位置，球管上安装有平行光管。

作为本发明的进一步改进，第一机械臂组件和第二机械臂组件分别安装在 天花板上沿着X轴方向的两侧位置，伸缩床沿着Y轴方向设置。

作为本发明的进一步改进，第一机械臂组件和第二机械臂组件安装在天花 板上沿着X轴方向的两侧位置，伸缩床沿着X轴方向设置。

作为本发明的进一步改进，第一机械臂组件和第二机械臂组件的顶部分别 通过直线驱动机构安装在上方的天花板上。

作为本发明的进一步改进，直线驱动机构为直线电机或者电缸或者气缸。

作为本发明的进一步改进，第一机械臂组件和第二机械臂组件的顶部分别 通过旋转驱动机构安装在上方的天花板上。

作为本发明的进一步改进，旋转驱动机构为回转支承。

作为本发明的进一步改进，第一旋转机械臂的运动范围为±185度；第二旋 转机械臂的运动范围为-175度/60度；第三旋转机械臂的运动范围为-120度/165 度；第四旋转机械臂的运动范围为±180度；第五旋转机械臂的运动范围为±125 度；第六旋转机械臂的运动范围为±350度。

作为本发明的进一步改进，第七旋转机械臂的运动范围为±185度；第八旋 转机械臂的运动范围为-175度/60度；第九旋转机械臂的运动范围为-120度/165 度；第十旋转机械臂的运动范围为±180度；第十一旋转机械臂的运动范围为± 125度；第十二旋转机械臂的运动范围为±350度。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明一种基于双机械臂式的血管造影系统，通过第一机械臂组件、伸缩 床和第二机械臂组件这种分体式的结构设置，可以提高探测器和发生器之间的 驱动灵活性，自由度较好，适用范围较广；同时第一机械臂组件和第二机械臂 组件可以实现多轴上的运动控制，提高装置的适用性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术 手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附 图详细说明如后。

附图说明

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作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。

图1是本发明第一实施例的结构示意图；

图2是本发明第二实施例的结构示意图；

图3是本发明第三实施例的结构示意图；

图4是本发明第四实施例的结构示意图；

图5是图4另一个角度的结构示意图；

图6是图1～图5中第一机械臂组件的结构示意图；

图7是图1～图5中第二机械臂组件的结构示意图；

图8是本发明第一运动方式的示意图；

图9是本发明第二运动方式的示意图；

图10是本发明第三运动方式的示意图；

图11是本发明第四运动方式的示意图；

图12是本发明第五运动方式的示意图。

其中，图中各附图标记的含义如下。

1 天花板 2 第一机械臂组件

3 伸缩床 4 第二机械臂组件

5 顶架 6 直线驱动机构

7 旋转驱动机构 8 第一安装法兰

9 第一旋转机械臂 10 第二旋转机械臂

11 第三旋转机械臂 12 第四旋转机械臂

13 第五旋转机械臂 14 第六旋转机械臂

15 平板连接工装 16 检测平板

17 第二安装法兰 18 第七旋转机械臂

19 第八旋转机械臂 20 第九旋转机械臂

21 第十旋转机械臂 22 第十一旋转机械臂

23 第十二旋转机械臂 24 球馆连接工装

25 球管 26 平行光管

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以 下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施 例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附 图中描述和示出的本发明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发明的实施例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例。基于本发明的实施例， 本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。

实施例

如图1～图12所示，

一种基于双机械臂式的血管造影系统，包括第一机械臂组件2、伸缩床3和 第二机械臂组件4，第一机械臂组件2和第二机械臂组件4的顶部均安装在上方 的天花板1上，伸缩床3位于第一机械臂组件2和第二机械臂组件4之间的地 面上；第一机械臂组件2从上往下依次包括有相互连接设置的第一旋转机械臂9、 第二旋转机械臂10、第三旋转机械臂11、第四旋转机械臂12、第五旋转机械臂 13、第六旋转机械臂14和检测平板16，第一旋转机械臂9的顶部通过第一安装 法兰8安装在上方的天花板1上，检测平板16通过平板连接工装15安装在第 六旋转机械臂14的底部位置；第二机械臂组件4从上往下依次包括有相互连接 设置的第七旋转机械臂18、第八旋转机械臂19、第九旋转机械臂20、第十旋转 机械臂21、第十一旋转机械臂22、第十二旋转机械臂23和球管25，第七旋转 机械臂18的顶部通过第二安装法兰17安装在上方的天花板1上，球管25通过 球管连接工装24安装在第十二旋转机械臂23的底部位置，球管25上安装有平 行光管26。

其中，通过第一机械臂组件2上的第一旋转机械臂9、第二旋转机械臂10、 第三旋转机械臂11、第四旋转机械臂12、第五旋转机械臂13、第六旋转机械臂 14和检测平板16的结构设置，检测平板16可以具有6轴自由度；第二机械臂 组件4上的第七旋转机械臂18、第八旋转机械臂19、第九旋转机械臂20、第十 旋转机械臂21、第十一旋转机械臂22、第十二旋转机械臂23和球管25，球管 25可以可以具有6轴自由度。

其中，

第一旋转机械臂9的运动范围为±185度；第二旋转机械臂10的运动范围 为-175度/60度；第三旋转机械臂11的运动范围为-120度/165度；第四旋转机 械臂12的运动范围为±180度；第五旋转机械臂13的运动范围为±125度；第 六旋转机械臂14的运动范围为±350度。

第一旋转机械臂9可以带动其下方的组件实现±185度的圆周运动，第二旋 转机械臂10可以带动其下方的组件实现-175度/60度的圆周运动，第三旋转机 械臂11可以带动其下方的组件实现-120度/165度的圆周运动，第四旋转机械臂 12可以带动其下方的组件实现±180度的圆周运动，第五旋转机械臂13可以带 动其下方的组件实现±125度的圆周运动，第六旋转机械臂14可以带动其下方 的检测平板16实现±350度的圆周运动。

第一机械臂组件2综合具有六个自由度，可以实现转动、平动的运动方式。 第一机械臂组件2依次通过若干个旋转机械臂的组合结构，进而驱动检测平板 16可以实现复合型的运动轨迹。

同样的，第七旋转机械臂18的运动范围为±185度；第八旋转机械臂19 的运动范围为-175度/60度；第九旋转机械臂20的运动范围为-120度/165度； 第十旋转机械臂21的运动范围为±180度；第十一旋转机械臂22的运动范围为 ±125度；第十二旋转机械臂23的运动范围为±350度。

第七旋转机械臂18可以带动其下方的组件实现±185度的圆周运动，第八 旋转机械臂19可以带动其下方的组件实现-175度/60度的圆周运动，第九旋转 机械臂20可以带动其下方的组件实现-120度/165度的圆周运动，第十旋转机械 臂21可以带动其下方的组件实现±180度的圆周运动，第十一旋转机械臂22 可以带动其下方的组件实现±125度的圆周运动，第十二旋转机械臂23可以带 动其下方的检测平板16实现±350度的圆周运动。

第二机械臂组件4综合具有六个自由度，可以实现转动、平动的运动方式。 第二机械臂组件4依次通过若干个旋转机械臂的组合结构，进而驱动球管25和 平行光管26可以实现复合型的运动轨迹。

其中，在实际工作过程中，检测平板16可以位于伸缩床3的上方或者下方 或者左方或者右方位置，球管25以位于伸缩床3的上方或者下方或者左方或者 右方位置，检测平板16以及球管25都可以在180度范围内围绕一个圆周进行 旋转运动。通过球管25实现发送功能，通过检测平板16实现接收功能。

本发明第一实施例：

优选的，第一机械臂组件2和第二机械臂组件4分别安装在天花板1上沿 着X轴方向的两侧位置，伸缩床3沿着Y轴方向设置。

本发明第二实施例：

优选的，第一机械臂组件2和第二机械臂组件4安装在天花板1上沿着X 轴方向的两侧位置，伸缩床3沿着X轴方向设置。

本发明第三实施例：

优选的，第一机械臂组件2和第二机械臂组件4的顶部分别通过直线驱动 机构6安装在上方的天花板1上。

优选的，直线驱动机构6为直线电机或者电缸或者气缸。

其中，直线驱动机构6沿着X轴方向设置。第一机械臂组件2和第二机械 臂组件4安装在导轨上，导轨固定在天花板1上，第一机械臂组件2和第二机 械臂组件4可以沿着导轨进行直线运动，直线运动的实现方式可以是直线电机 或者电缸或者气缸或者齿轮齿条等。

本发明第四实施例：

优选的，第一机械臂组件2和第二机械臂组件4的顶部分别通过旋转驱动 机构7安装在上方的天花板1上。

其中，第一机械臂组件2和第二机械臂组件4分别安装在旋转驱动机构7 正对面的位置，即第一机械臂组件2和第二机械臂组件4之间的夹角为180度 的结构设置。

优选的，旋转驱动机构7为回转支承。

其中，回转支承固定在天花板1上，连接板安装在回转支承上，两个机械 臂通过连接板与回转支承相连接，通过电机+齿轮带动回转支承旋转，从而带动 两个机械臂进行360度的旋转。

第三实施例增加了导轨类型的直线驱动机构6的结构，使得两个机械臂组 件可以实现直线运动。

第四实施例增加了回转支承类型旋转驱动机构7的结构，使得两个机械臂 组件可以旋转运动。

第三实施例以及第四实施例，相当于一个7自由度机械臂，比第一实施例 和第二实施例多了一个自由度，可以实现更加复杂的轨迹运动。

本发明可以实现伸缩床3上从头到足2.3m全方位覆盖；

本发明可实现RAO正负180度，LAO正负180度，CRA正负80度，CAUD 正负80度的大角度二维投照范围；

本发明可实现基于目标物或者感兴趣区域360度的三维旋转采集扫描，从 采集端实现三维重建图像质量的提升，突破实现诊断级CT图像质量标准。

本发明中双臂带动球馆平板的运动方式描述：

如图8所示，本发明第一运动方式：

二维角度投照：在伸缩床3从75cm到110cm高度调整范围内，对于躺在 床上病患的任意一个感兴趣点/区域(ROI)，双机械臂均能通过复合运动，使射 线发射端(球管25)和射线接收端(检测平板16)处于以此感兴趣点/区域为中 心的球面上，不与床碰撞干涉的任意两点，且此时球管射线束方向始终垂直于 平板的平面。如图8所示举例，位置1和位置2是两个工作角度，通过双臂的 运动可在两个位置以及更多位置之间来回切换，配合影像链采集完成二维角度 的投照，临床上多用于心脏冠脉介入(PCI)手术中对于血管狭窄病灶多个角度 的诊断。根据介入临床使用场景，此球面的直径从100cm到130cm，如图8中， 第一球体的直径为100cm，第二球体的直径为130cm。

如图9所示，本发明第二运动方式：

二维投照下的球管25和检测平板16距离(SID)调整：在某一个投照角度 (如位置1)下，双臂运动可调整球管25端到检测平板16端的距离，临床上用 于局部成像、复合剂量的控制和调整感兴趣点/区域成像放大的倍数。在此过程 中，投照角度和感兴趣点/区域中心点始终保持不变，球管25和检测平板16沿 着投照中心轴运动，如图9中位置1到位置3的移动轨迹。

如图10所示，本发明第三运动方式：

二维投照下球管25和检测平板16组合的平动：在某初始投照角度(如位 置4)下，保持投照角度和SID不变，双臂带动球管25和检测平板16组合整体 沿床的纵向，床的横向进行平动，并配合影像链的多次曝光，临床上多用于长 骨成像拼接、长血管成像拼接等，如图10中箭头指示方向。

如图11所示，本发明第四运动方式：

二维投照下球管25、检测平板16和伸缩床3组合的平动：在某个与床垂直 的角度下(如位置4)，保持投照角度和SID不变，保持球管25、检测平板16 到感兴趣点/区域距离的不变，双臂带动球管25和检测平板16，并配合伸缩床3， 整体向床的纵向、横向、床升高或降低的方向进行平动，如图11中箭头指示方 向。

如图12所示，本发明第五运动方式：

三维旋转采集运动：在某个与床垂直的初始角度和位置下(如位置4)，双 臂带动球管25和检测平板16围绕着感兴趣点/区域作360度的旋转扫描，此过 程中射线束和检测平板16中心始终对准感兴趣点/区域中心点，球管25和检测 平板16距离SID、球管25和感兴趣点/区域距离、检测平板16和感兴趣点/区域 距离均保持不变，如图12中箭头指示方向。

本发明一种基于双机械臂式的血管造影系统，通过第一机械臂组件、伸缩 床和第二机械臂组件这种分体式的结构设置，可以提高探测器和发生器之间的 驱动灵活性，自由度较好，适用范围较广；同时第一机械臂组件和第二机械臂 组件可以实现多轴上的运动控制，提高装置的适用性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、 “顶、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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 为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或 暗示相对重要性或者隐含指所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明 的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可 以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连 接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元 件上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还 可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，包括第一机械臂组件(2)、伸缩床(3)和第二机械臂组件(4)，所述第一机械臂组件(2)和第二机械臂组件(4)的顶部均安装在上方的天花板(1)上，所述伸缩床(3)位于第一机械臂组件(2)和第二机械臂组件(4)之间的地面上；所述第一机械臂组件(2)从上往下依次包括有相互连接设置的第一旋转机械臂(9)、第二旋转机械臂(10)、第三旋转机械臂(11)、第四旋转机械臂(12)、第五旋转机械臂(13)、第六旋转机械臂(14)和检测平板(16)，所述第一旋转机械臂(9)的顶部通过第一安装法兰(8)安装在上方的天花板(1)上，所述检测平板(16)通过平板连接工装(15)安装在第六旋转机械臂(14)的底部位置；所述第二机械臂组件(4)从上往下依次包括有相互连接设置的第七旋转机械臂(18)、第八旋转机械臂(19)、第九旋转机械臂(20)、第十旋转机械臂(21)、第十一旋转机械臂(22)、第十二旋转机械臂(23)和球管(25)，所述第七旋转机械臂(18)的顶部通过第二安装法兰(17)安装在上方的天花板(1)上，所述球管(25)通过球管连接工装(24)安装在第十二旋转机械臂(23)的底部位置，所述球管(25)上安装有平行光管(26)。

2.如权利要求1所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述第一机械臂组件(2)和第二机械臂组件(4)分别安装在天花板(1)上沿着X轴方向的两侧位置，所述伸缩床(3)沿着Y轴方向设置。

3.如权利要求1所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述第一机械臂组件(2)和第二机械臂组件(4)安装在天花板(1)上沿着X轴方向的两侧位置，所述伸缩床(3)沿着X轴方向设置。

4.如权利要求1或2任一所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述第一机械臂组件(2)和第二机械臂组件(4)的顶部分别通过直线驱动机构(6)安装在上方的天花板(1)上。

5.如权利要求4所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述直线驱动机构(6)为直线电机或者电缸或者气缸。

6.如权利要求1或2任一所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述第一机械臂组件(2)和第二机械臂组件(4)的顶部分别通过旋转驱动机构(7)安装在上方的天花板(1)上。

7.如权利要求6所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述旋转驱动机构(7)为回转支承。

8.如权利要求1所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述第一旋转机械臂(9)的运动范围为±185度；第二旋转机械臂(10)的运动范围为-175度/60度；第三旋转机械臂(11)的运动范围为-120度/165度；第四旋转机械臂(12)的运动范围为±180度；第五旋转机械臂(13)的运动范围为±125度；第六旋转机械臂(14)的运动范围为±350度。

9.如权利要求1所述的一种基于双机械臂式的血管造影系统，其特征在于，所述第七旋转机械臂(18)的运动范围为±185度；第八旋转机械臂(19)的运动范围为-175度/60度；第九旋转机械臂(20)的运动范围为-120度/165度；第十旋转机械臂(21)的运动范围为±180度；第十一旋转机械臂(22)的运动范围为±125度；第十二旋转机械臂(23)的运动范围为±350度。

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