CN116726410A - 粒子植入机及其通道切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了粒子植入机及其通道切换装置，包括运动平台、连接件和与所述连接孔相配合的对接末端；所述连接件通过多个粒子输出通道连接多个穿刺针，所述连接件上设有与所述多个粒子输出通道一一对应连通的多个连接孔；该对接末端形成于粒子植入装置的外部对接嘴或粒子植入接头上；所述运动平台通过平移运动和/或旋转运动以使得所述对接末端与其中一个连接孔对接，从而实现多个粒子输出通道之间的切换导通以便于粒子植入装置将放射性粒子推送至不同的中空穿刺针。本方案采用运动平台实现连接件和对接末端之间的相对移动，从而实现多个粒子输出通道之间的快速切换。

Description

粒子植入机及其通道切换装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其是涉及一种在放射性粒子植入手术中使用的粒子植入机及其通道切换装置。

背景技术

近距离放射治疗，是指用一个或多个辐射源在患者腔内、组织间或表浅部位进行的放射治疗。

放射性粒子植入术，主要是指将同位素放射源直接植入肿瘤区域进行治疗的技术，属于放射治疗的一种。目前该技术手段主要是利用现代影像学技术(CT、超声等)，将具有放射性核素通过插植的方式放置到肿瘤靶体内或肿瘤周围，通过放射性核素持续释放射线对肿瘤细胞进行杀伤，植入的粒子通常是碘125粒子，碘125粒子半衰期为59.6天、人体内辐射半径不到1.7厘米，安全且极易防护，粒子释放的γ射线持续180天有效照射肿瘤细胞，具有靶区肿瘤高剂量分布以杀伤肿瘤细胞，而周围正常组织接受微量辐射，不造成损伤或仅有微小损伤的特性，本质上就是一种精确放疗手段。

超声和CT等影像学技术的进展及计算机放射治疗计划系统(TPS，或称为三维治疗计划系统)的出现，解决了植入的准确性的问题，使放射性粒子近距离治疗肿瘤的技术飞速发展；现有技术中，放射性粒子植入手术的基本流程是：首先，在影像设备(如B超和CT等)引导下定位、确定植入通道；然后，通过放射治疗计划系统(TPS)制定粒子植入的治疗方案，主要是根据患者肿瘤靶区的位置、大小，确定需要植入的粒子数量、位置以及穿刺角度(或称为进针方位)，并计算出肿瘤靶区的有效等剂量分布；最后，通过手术或在影像设备的引导下，按治疗方案中所确定的进针位置和角度，将很多根穿刺针经皮穿刺插到肿瘤内部预定的位置处，这个过程可以借助穿刺引导模板完成，从而保证各个针之间的间距和方向与术前规划保持一致，通过CT确认所有穿刺针均到达目标位置之后，医生再通过穿刺针建立的通道，将各粒子按术前规划推入到肿瘤内部，达到精确植入、治疗的目的，完成全部放射性粒子植入后，从患者身体上拔出穿刺针，完成手术。这种手术适应症很广，包括肺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌等，而且其创口小、出血少，手术并发症相对较少，但却可以有效的抑制肿瘤的生长，其独特的治疗效果，在国内外已经得到有效验证。但在实际治疗过程中，根据患者肿瘤靶区的位置、大小等因素所制定出的治疗方案中，所需植入的粒子通常为多个，多者可达数百粒，且各粒子通常需要被植入到肿瘤靶区的不同位置处，且植入各粒子时的穿刺角度也存在差异，导致在实际穿刺植入粒子的过程非常耗时，而且医生在植入过程中需与放射性粒子近距离接触，受到极大的辐射伤害，这极大地限制了这类手术的应用与推广。因此，使用自动化的医疗器械代替医生在辐射环境下完成手术成为必然趋势。

公开号为CN 1069415A、CN1069063C、CN1190602A、CN1322578A和CN2235827Y等专利文献公开了一种适应人体内多种肿瘤的治疗方法及装置，在治疗前先将导管插入人体内肿瘤部位，将放射源固定在钢丝绳的末端，通过管道送入肿瘤部位进行放疗，治疗完成后，再将钢丝绳及放射源收走。这类近距离放疗手术，所用的穿刺针的尖端是密封的(而粒子植入手术中的穿刺针是开放的)，且穿刺针与一个软管相连，然后底部安装放射源输送装置，将放射源沿管道一直向前输送，运动到肿瘤位置(放射源不植入体内，而是透过穿刺针发射射线)，这种放射源的放射性比粒子植入手术用的I125粒子强很多，只需要停留几分钟就可以达到放射治疗效果。但是，这种手术相比于粒子植入的手术治疗时间更短，无法长时间抑制肿瘤生长，因此在一些部位的癌症治疗效果上不如粒子植入手术。但是现有的粒子植入手术又必须人工参与，导致医生被辐射的问题。同时，这种手术由于放射源不需要和患者创口接触(被穿刺针密封隔离)，放射源的驱动机构的消毒要求要低得多，而粒子植入手术，放射性粒子是长时间留置体内的，就需要克服消毒与隔离上的各种问题。

公开号为CN2461585Y的专利文献公开了一种肿瘤的组织间植入微型放射源的植入器，该植入器设有放置微型放射源的左轮枪式防辐射旋转圆盘，圆盘内设有连续分布的微型放射源储藏孔。公开号为CN2882662Y的专利文献公开了一种放射性粒子种植器，通过在柱形本体上开设粒子仓和推动粒子的细孔，再配以压杆和弹簧对粒子排的自动压迫和推杆的反复推拉，实现放射性粒子一步到位的连续植入手术。这些粒子植入器中，用于储存放射源的粒子仓和用于植入操作用的粒子植入装置是合成一体的，补充放射源不方便，粒子植入装置体积大、重量重，增加了手术操作难度和手术时间，仍旧需要医生手动操作进行粒子植入，会对医生造成辐射伤害。

公开号为CN2764426Y的专利文献公开了一种在肿瘤组织间植入微型放射源的植入器，包括放射源植入仓(粒子植入装置)和所述的放射源植入仓相连接的中空针及推针，以及一个与放射源植入仓可分离的插入式放射源粒子储存仓。采用粒子存储仓和粒子植入装置相分离设计，更加易于操作和补充放射性粒子，但仍需要医生手动操作进行粒子植入，会对医生造成辐射伤害。

公开号为CN105727431A的专利文献公开了一种TRUS图像导航多通道前列腺近距离放射性粒子植入机器人，包括：机架、双向移动机构、位置调整机构、电动粒子植入机构、多通道穿刺机构和TRUS图像导航机构，所述机架上安装有双向移动机构，双向移动机构包括第一滑台，所述第一滑台上固接位置调整机构，所述双向移动机构还包括第二滑台，所述第二滑台上固接多通道穿刺机构，多通道穿刺机构包括多针环型适配器，多针环型适配器包括6×6中心距为5mm阵列针孔，可以根据术前计划在针孔上配备穿刺针的个数和配型位置，双向移动机构通过控制第一滑台、第二滑台运动实现位置调整机构、多通道穿刺机构沿针刺轴线双向直线运动，所述位置调整机构设有连接架，连接架下固设电动粒子植入机构，所述电动粒子植入机构下方设有TRUS图像导航机构，TRUS图像导航机构可以实时采集瘤边界和穿刺针，跟踪病灶点。该粒子植入机器人结构中，采用空心针与多针环型适配器直接对接，因空心针长度较长且具有一定弹柔性，导致对接难度较大，采用多个电机和粒子存储仓、穿刺针等部件混合安装，不仅制造成本高、拆装更换不方便，而且有源器件和无源器件无法有效隔离导致手术消毒灭菌困难。另外，穿刺针与机器人刚性连接，不仅在手术过程中易划伤患者，造成危险，而且导致穿刺针尾端连接结构复杂体积大，限制了放射性粒子植入位置，增加了手术操作难度和手术时间。

公开号CN110496301A、CN 211214946U、WO2021022971A1等专利文献公开了一种适用于临床人体截石位靶向粒子植入机器人，包括机架、位姿调整机构、触力反馈摩擦轮式靶向粒子植入器、正弦弹力放大力矩补偿机构，采用正弦弹力放大力矩补偿机构可以实现大臂任意位形下重力矩的补偿，减少驱动力矩波动，提高机器人末端低速操作的平稳性，结合位姿调整机构，使得植入器的外针可以定点调整外针的入射角度，另外位姿调整机构末端安装的触力反馈摩擦轮式靶向粒子植入器，提高了靶向粒子植入过程的力信息感知能力，所提出的粒子植入手术机器人，在机器人的末端安装自动粒子植入装置，可以高精度地完成穿刺与粒子植入，但是该粒子植入装置并非无源器械，枪体内部集成有电机、编码器、限位开关等电子元器件，不易进行高温高压的消毒灭菌。另外，穿刺针与机器人刚性连接，不仅在手术过程中易划伤患者，造成危险，而且导致穿刺针尾端连接结构复杂体积大，限制了放射性粒子植入位置，增加了手术操作难度和手术时间。

公开号为CN108969878A、CN110141317A、WO2021035620A1、CN111281498A和CN112691286A等专利文献公开的粒子植入机器人，也都是采用有源器件和无源器件混合安装，并且穿刺针与机器人刚性连接，无法有效隔离导致手术消毒灭菌困难，采用穿刺针与机器人刚性连接，不仅在手术过程中易划伤患者，造成危险，而且导致穿刺针尾端连接结构复杂体积大，限制了放射性粒子植入位置，增加了手术操作难度和手术时间。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种粒子植入机及其通道切换装置，采用运动平台实现连接件和对接末端之间的相对移动，从而实现多个粒子输出通道之间的快速切换。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种用于粒子植入机的通道切换装置，包括：

连接件，所述连接件通过多个粒子输出通道连接多个穿刺针，所述连接件上设有与所述多个粒子输出通道一一对应连通的多个连接孔；

与所述连接孔相配合的对接末端，该对接末端形成于粒子植入装置的外部对接嘴或粒子植入接头上；

运动平台，所述运动平台通过平移运动和/或旋转运动以使得所述对接末端与其中一个连接孔对接，从而实现多个粒子输出通道之间的切换导通以便于粒子植入装置将放射性粒子推送至不同的中空穿刺针。

作为优选，所述粒子植入接头通过第二柔性输送导管与粒子植入装置连接；所述外部对接嘴为设置在粒子植入装置上的粒子输出口；连接件通过第一柔性输送导管与穿刺针连接；粒子植入装置包括用于存储放射性粒子的粒子弹匣和用于驱动柔性粒子推杆将放射性粒子推出粒子弹匣并沿第二柔性输送导管和/或第一柔性输送导管输送的粒子推送驱动机构。

作为优选，所述连接孔为锥形孔，所述对接末端呈锥形并与所述连接件上的锥形孔插接配合；所述锥形孔内部有一段内径大于粒子输送导管内径的配合段，所述锥形对接嘴有一段外径与该配合段内径相适应的对接细管。

作为优选，所述多个连接孔呈直线阵列，或曲线阵列，或矩阵阵列，或环形阵列分布在连接件上，连接件设有多个用于装夹第一柔性输送导管的管道装夹机构，管道装夹机构的管道装夹口与粒子植入装置的粒子输送通道贯通连接，管道装夹机构的管道装夹方式采用螺纹连接、锁扣连接、锥度连接、销钉连接的一种或多种组合。

作为优选，所述运动平台具有至少1个自由度以用于实现所述连接件和对接末端之间的相对移动，运动平台采用下述多种运动方式中的一种：

A、连接件是固定不动的，对接末端进行平移运动、旋转运动中的一种或组合；

B、连接件进行平移运动、旋转运动中的一种或组合，对接末端也进行平移运动、旋转运动中的一种或组合；

C、连接件进行平移运动、旋转运动中的一种或组合，对接末端是固定不动的。

作为优选，所述连接件和运动平台分别安装在主机体上，所述连接件与主机体之间设有消毒隔离套袋，并通过定位连接组件定位连接；所述粒子植入装置和通道切换装置均采用无源器件和有源器件隔开设置，有源器件采用消毒密封罩隔离，有运动部件的无源器件通过旋转对接轴传递动力；有电子元器件的无源器件通过导电触点实现供电与信号通讯。

作为优选，所述粒子植入接头和运动平台之间设有消毒隔离套袋，并通过定位连接组件定位连接；所述定位连接组件是定位销、定位键、定位块、螺丝、锁扣、卡扣、卡爪、夹具的一种或多种组合。

作为优选，所述运动平台通过一个方向的旋转运动和至少一个方向的直线运动，实现粒子植入接头在空间中的运动；所述运动平台包括前后运动模块与旋转运动模块；所述前后运动模块包括前后运动模块主体、前后运动驱动件和粒子植入接头连接架，粒子植入接头连接架滑动连接在前后运动模块主体上，前后运动驱动件安装在前后运动模块主体上,并驱动粒子植入接头连接架前后运动，粒子植入接头安装在粒子植入接头连接架上；所述旋转运动模块包括第一安装座与旋转臂，第一安装座与旋转臂旋转连接，并通过电机驱动旋转臂转动，所述前后运动驱动件与旋转臂固定连接或者滑动连接。

作为优选，所述粒子植入接头通过弹性元件浮动连接在运动平台上：当运动平台将锥面对接末端与对接锥孔相向移动时，在对接锥孔的导向作用下，锥面对接末端自动适应对中，当运动平台将锥面对接末端与对接锥孔向远离的方向移动时，锥面对接末端在弹性元件的弹力作用下恢复到初始位置；所述弹性元件为弹性块、弹性垫、弹簧、弹片的一种或多种组合。

一种粒子植入机，包括如上所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置。

本发明由于采用了以上的技术方案，采用运动平台实现连接件和对接末端之间的相对移动，从而实现多个穿刺通道和粒子植入装置之间的快速切换。结构简单合理、驱动方便快捷，还方便将粒子植入装置和运动平台上的有源器件和无源器件分开以便于手术消毒灭菌，降低手术成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明粒子植入机的结构示意图之一；

图2为本发明粒子植入机的结构示意图之二；

图3为本发明运动平台的结构示意图之一；

图4为本发明运动平台的结构示意图之二；

图5为本发明运动平台中旋转运动模块的结构示意图(剖视)；

图6为本发明运动平台中上下运动模块和前后运动模块的结构示意图之一；

图7为本发明运动平台中上下运动模块和前后运动模块的结构示意图之二(省略粒子植入接头及其安装座)；

图8为本发明粒子植入装置的结构示意图之一；

图9为本发明粒子植入装置的结构示意图之二(省略一侧板)；

图10为本发明粒子植入装置的结构示意图之三；

图11为本发明粒子植入装置的结构示意图之四(卷线轮部分拆分)；

图12为本发明粒子植入装置的安装示意图；

图13为本发明粒子植入装置驱动装置的结构示意图；

图14为本发明粒子植入接头的对接示意图；

图15为本发明外部对接头的结构示意图；

图16为本发明粒子植入接头与连接件的配合示意图；

图17为本发明外部对接头与连接件的配合示意图；

图18为本发明粒子植入机安装消毒密封罩后的结构示意图；

图19为本发明粒子植入装置另一实施方式的结构示意图。

其中，11、连接件；1101、内侧板体；11011、锥形孔；1102、外侧板体；11021、异形孔；1103、外部对接头；11031、卡扣部；1104、O形圈；1105、第一柔性输送导管；

12、运动平台；1201、第一安装座；1202、旋转轴外轴；12021、旋转轴端盖；1203、走线管A；1204、上下运动模块主体；12041、上下运动滑轨；12042、上下运动连接块；1205、前后运动模块主体；12051、前后运动滑轨；1206、粒子植入接头连接架；1207、粒子植入接头；1208、粒子植入接头支架；12081、定位销A；1209、手拧螺丝A；1210、走线管B；1211、旋转驱动电机；1212、旋转轴；1213、主动锥齿轮；1214、从动锥齿轮；1215、法兰轴承；1216、固定轴；1217、滚动轴承；1218、上下运动驱动件；1219、前后运动驱动件；12191、垫块；12192、连接块；12193、端部连接件；12194、缓冲垫；

13、第二柔性输送导管；1301、柔性粒子推杆；

14、粒子植入装置；1401、枪体；1402、粒子匣；1403、第一摩擦轮；14031、第一摩擦轮轴；14032、第一摩擦轮带轮；1405、第二摩擦轮；14051、第二摩擦轮轴；14052、第二摩擦轮带轮A；14053、摩擦轮锥齿轮；14054、第二摩擦轮带轮B；1406、传动带A；1407、卷线轮；14071、卷线轮轴；14072、卷线带轮；14073、卷簧；14074、卷线轮端盖；14075、卷线轮外壳；14076、卷线轮夹片；14077、卷线空间；14078、支撑管；1408、张紧轮；1409、传动带B；1410、导管接头；1411、导管接头安装座；1412、连接管A；1413、连接管B；1414、连接管C；1415、从动摩擦轮；1416、可调节弹性轴承座；1417、压紧摩擦轮；1418、编码器；1419、手拧螺丝B；1420、输入锥齿轮；14201、输入锥齿轮轴；14202、输入锥齿轮轴轴承座；14203、输入锥齿轮轴轴承；1421、枪体连接板；1422、上夹板；1423、下夹板；1424、电机安装板；1425、立柱；1426、驱动电机；14261、电机输出轴；1427、联轴器；14271、联轴器轴承；1428、上电连接器；1429、中电连接器；1430、下电连接器；1431、定位销；

15、底座；1501、底座框架；1502、第一底板；1503、第二底板；1504、旋转关节；1505、旋紧开关；

16、第一消毒密封罩；17、第二消毒密封罩。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非上下文另有明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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”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明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”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，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

一种粒子植入系统，包括：

粒子植入机；所述粒子植入机包括粒子植入装置；

中空穿刺针；所述中空穿刺针通过第一柔性输送导管与粒子植入机连接；

其中，所述粒子植入装置包括用于存储放射性粒子的粒子匣、用于推动放射性粒子的柔性粒子推杆和用于驱动柔性粒子推杆沿第一柔性输送导管推送放射性粒子的粒子推送驱动机构。

所述中空穿刺针为贯通管道结构，使用时需要按照术前规划的手术方案穿刺到肿瘤内的目标位置，在所述柔性粒子推杆的作用下，将粒子从穿刺针尖端输出，植入到肿瘤内部。

优选的实施方式中，所述粒子植入机还包括与粒子植入装置连接的通道切换装置；多根中空穿刺针分别通过多根第一柔性输送导管与所述通道切换装置连接，这样多根中空穿刺针及其第一柔性输送导管分别形成多个粒子输出通道；所述通道切换装置用于实现多根第一柔性输送导管(多个粒子输出通道)之间的切换导通以便于粒子植入装置将放射性粒子推送至不同的中空穿刺针。这样适用于多穿刺针多通道的快速粒子植入，粒子植入机中的运动平台用于多个穿刺针(多个通道)与粒子植入装置之间的对接切换，粒子植入装置通过柔性粒子推杆沿柔性粒子输送导管和穿刺针推送放射性粒子植入人体。

优选的实施方式中，所述通道切换装置包括连接件、粒子植入接头和运动平台，多根第一柔性输送导管与连接件连接，粒子植入接头用于与连接件对接以连通其中一根第一柔性输送导管，粒子植入接头通过第二柔性输送导管与粒子植入装置连接；运动平台用于实现连接件和粒子植入接头之间的相对移动以便于多个粒子输出通道的切换导通。这样，将粒子植入装置从运动平台上分离出来，通过柔性可弯曲的粒子输送通道(第二柔性输送导管)连接两者并输送放射性粒子，仅在运动平台上设置用于对接连接件及第一柔性输送导管的接头，这样，不仅可以降低运动平台的负荷，简化连接结构，而且也便于将无源器件和有源器件分开分别进行手术消毒灭菌或隔离，降低手术成本。

在其他实施方式中，也可以不设置上述第二柔性输送导管，粒子植入装置直接与连接件对接，例如将粒子植入装置安装在运动平台上并进行三轴移动，粒子植入装置的外部对接嘴(相当于粒子植入接头)与连接件进行对接以实现多个粒子输出通道的切换导通。

优选的实施方式中，连接件上分布有多个连接孔，连接孔通过第一柔性输送导管与穿刺针一一对应连接，运动平台用于实现粒子植入接头在空间中平移和/或旋转运动以驱动粒子植入接头与连接件上的一个连接孔对接。所述多个连接孔呈直线阵列，或曲线阵列，或矩阵阵列，或环形阵列分布在连接件上，连接件设有多个用于装夹第一柔性输送导管的管道装夹机构，管道装夹机构的管道装夹口与粒子植入装置的粒子输送通道贯通连接，管道装夹机构的管道装夹方式采用螺纹连接、锁扣连接、锥度连接、销钉连接的一种或多种组合。

优选的实施方式中，连接件上的多个粒子输出通道呈直线阵列分布、曲线阵列分布、矩阵阵列分布或环形阵列分布，连接件可以是长条状、弧形条状或板状等，连接件的一面为对接面，另一面与第一柔性输送导管连接。所述粒子输出通道在连接件的对接面设有对接锥孔，所述粒子植入装置的对接嘴和/或第二柔性输送导管的对接嘴(粒子植入接头)的末端为锥面，运动平台将对接嘴与对接锥孔相向移动，二者相互配合形成通畅的粒子输送通道；所述对接嘴通过弹性元件浮动连接在运动平台上，当运动平台将对接嘴与对接锥孔相向移动时，在对接锥孔的导向作用下，对接嘴会自动微调自身位姿实现自动对中，适应运动平台的定位误差，避免发生碰撞，在运动平台将对接嘴与对接锥孔向远离的方向移动时，对接嘴会在弹性元件的弹力作用下恢复到初始位置。所述连接件与第一柔性输送导管之间的连接方式为螺纹连接、锁扣连接、锥度连接、销钉连接的一种或多种组合。所述运动平台具有沿对接嘴轴线方向的移动自由度，可以驱动对接嘴和/或连接件的对接和分离运动。

上述运动平台具有至少1个自由度，可以移动粒子植入机的连接件和/或粒子植入接头(或粒子植入装置)，将使粒子植入接头(第二柔性输送导管的对接嘴或粒子植入装置的外部对接嘴)与不同的第一柔性输送导管对接，实现不同粒子输出通道的切换。运动平台为了实现连接件和粒子植入接头之间的相对移动，可以是以下几种方式：

A、连接件是固定不动的，粒子植入接头和/或粒子植入装置进行平移运动、旋转运动中的一种或组合；

B、连接件进行平移运动、旋转运动中的一种或组合，粒子植入接头和/或粒子植入装置也进行平移运动、旋转运动中的一种或组合；

C、连接件进行平移运动、旋转运动中的一种或组合，粒子植入接头和/或粒子植入装置是固定不动的；

上述平移运动是指上下直线运动、左右直线运动和前后直线运动中的一种或多种。

所述第一柔性输送导管和第二柔性输送导管均为可弯折的柔性的管道，第一柔性输送导管的长度超过500mm，具体材料为塑料、橡胶、硅胶等柔性材料，优选为聚四氟乙烯、尼龙、聚乙烯、聚氯乙烯的一种或多种组合。

所述柔性粒子推杆为可弯折的柔性丝状物，柔性粒子推杆的长度均超过500mm，优选所述柔性粒子推杆具有一定的弹性，在外力撤销时会恢复笔直状态，具体材料为镍钛合金、弹簧钢、弹性体材料、复合材料的一种或多种组合。

所述粒子植入装置包括旋转对接轴和粒子植入装置本体，粒子植入装置本体中设置有粒子推杆传动机构，粒子植入装置本体通过旋转对接轴连接到外接动力源上，旋转对接轴将来自外接动力源的旋转运动传递给粒子植入装置本体中的粒子推杆传动机构，所述粒子植入装置本体设置有粒子匣和粒子输送管道，粒子输送管道一端连接有穿刺针，另一端连接有粒子推杆，粒子输送管道与粒子匣相连，所述粒子推杆传动机构可以粒子植入装置本体还设置有驱动粒子推杆在粒子输送管道内进行前后运动的粒子推杆传动机构，粒子植入装置本体内不设有动力源。所述粒子推杆传动机构通过摩擦驱动方式驱动柔性粒子推杆，具体为摩擦轮或摩擦带驱动。所述植入枪本体尾部设置有收纳粒子推杆的卷线轮。在粒子输送通道内或附近设有至少一个位置检测元件，包括行程开关、位置编码器、位移传感器的一种或多种组合。

作为优选的实施方式，上述穿刺针定位在自动拔针装置上或者上述穿刺针连接有自动拔针装置，自动拔针装置架设在手术病患的身体附近，医生或者机器人完成粒子植入后，自动拔针装置用于将穿刺针拔出至指定的深度，从而在指定的位置植入粒子，使粒子均匀分布在肿瘤内，达到较好的杀死肿瘤的效果。所述自动拔针装置可以是多通道式拔针装置或者单体式拔针装置，多通道式拔针装置可以同时装夹多根穿刺针并可以单独控制任意一根穿刺针向上拔出运动；单体式拔针装置一次只能装夹一根穿刺针并单独控制该穿刺针向上拔出运动，多个单体式拔针装置可以呈阵列式排布或者分别设置在穿刺引导模板上，单体式拔针装置也可以通过多关节机械臂或各种运动平台实施拔针操作。

作为优选的实施方式，上述穿刺针及第一柔性输送导管内还设有长度超过500mm的柔性针芯，该柔性针芯占据穿刺针针管内的空间，避免在手术过程中穿刺针针管内部涌入血液并凝固导致针管堵塞，所述粒子植入机还设有自动拔芯装置，自动拔芯装置用于在植入粒子之前将任意一根选定的穿刺针及其连接的第一柔性输送导管内的柔性内芯拔出，以便形成通畅的粒子植入通道，便于柔性粒子推杆将放射性粒子推入穿刺针。

作为优选的实施方式，上述粒子植入系统还包括视觉感知模块，所述视觉感知模块实时监控机器的运行状态；视觉感知模块包括摄像头、红外相机、深度相机。

公开号为CN 1069415A、CN1069063C、CN1190602A、CN1322578A和CN2235827Y等专利文献公开的现有技术中，因为他们的穿刺针不是贯通的，血液也不会流进穿刺针内堵塞穿刺针，也不需要内芯，更不需要拔芯，也不存在血液污染钢丝绳并污染机体内部的问题，因此他们只需要每次手术前更换柔性管道即可，而放射源以及通道切换装置都被封装在机箱内部，而本发明的粒子植入系统则必须暴露在外部，且和主机体之间设置隔离套袋，具体表现在：

1、由于整体机箱不可能彻底清洗消毒，因此必须作为有菌区用消毒套袋隔离起来，而粒子植入装置、通道切换装置以及所有与血液有可能接触的部分均需要隔离在无菌区，并至少通过导电触点实现有菌区和无菌区之间的电气连接(动力电源、通讯信号等)；

2、粒子植入装置、通道切换装置可以将无源器件和有源器件隔离开，有运动部件的无源器件可以通过旋转对接轴、齿轮啮合、摩擦轮、蜗轮蜗杆等方式传递动力；

3、或者所有无菌区的器械均采用可清洗消毒设计(包括电机、编码器、行程开关、驱动器、控制器等)，具有较好的防水性能或耐高温性能。

为了确保手术环境的安全和降低手术器械成本，优选的隔离方法是将运动平台和粒子植入装置分别进行隔离：运动平台通过消毒密封罩隔离仅露出其与粒子植入接头连接部分，粒子植入接头通过定位结构和机械锁紧机构(螺纹、卡扣、锁扣等)与运动平台的连接部分(粒子植入接头连接架)定位并锁紧；粒子植入装置的有源部分(包括驱动装置及其安装支架)通过消毒密封罩隔离仅露出与粒子枪本体连接部分，粒子枪本体为无源部件，其通过定位结构、传动结构和机械锁紧机构(螺纹、卡扣、锁扣等)与粒子植入装置的有源部分锁紧定位并传递动力；连接件为无源部件，可进行消毒灭菌或更换。

在另一优选的隔离方法中，也可以把具有3个自由度的运动平台做成无源器件，然后通过平台底部的传动对接轴驱动，粒子枪的驱动机构在中间，然后通过另外一个消毒隔离套袋B将引出的电缆进行包裹。例如，在运动平台的底部设置隔离模块，隔离模块通过两个夹板装夹住消毒密封罩(隔离套袋)并将运动平台与底部电机及其其它部件分隔，轴之间通过旋转对接轴连接。工作开始前，未隔离部位可进行整体消毒灭菌。粒子植入装置在手术时也同样需要保证其环境安全，可在其电机部位设置消毒密封罩(隔离套袋)将电机等有源部件包裹起来，并在工作开始前进行除去隔离位置的整体消毒工作以防止细菌的入侵，所述旋转对接轴可以通过齿轮啮合、摩擦轮、蜗轮蜗杆等动力传递方式代替。

还有一种隔离方法，还是粒子植入装置和连接件直接对接，没有中间的第二柔性输送导管，但运动平台上的所有位移机构和动力驱动机构都布置在消毒密封罩(隔离套袋)下方。

本实施例中，如图1和图2所示，一种粒子植入机，包括连接件11、运动平台12、第二柔性输送导管13、粒子植入装置14和底座15，底座15上安装运动平台12和粒子植入装置14，第二柔性输送导管13的一端安装在运动平台12上，第二柔性输送导管13的另一端连接粒子植入装置14，运动平台12用于实现第二柔性输送导管13的一端在空间中三个自由度的运动，以及实现第二柔性输送导管13和连接件11的连接，第二柔性输送导管13内穿设柔性粒子推杆1301，粒子植入装置14包括用于存储放射性粒子的粒子匣1402和用于驱动柔性粒子推杆1301将放射性粒子推出粒子匣1402并沿第二柔性输送导管13输送的粒子推送驱动机构。

本实施例中，运动平台12通过一个方向的旋转运动和两个方向的直线运动，实现第二柔性输送导管13头部在空间中三个自由度的运动。第二柔性输送导管13在实现粒子输送引导功能的同时保证自身的柔性，从而提升了粒子植入时路径的自适应性；粒子植入装置14提供粒子及输送粒子的动力，实现粒子的植入。

本实施例中，如图1和图2所示，连接件11和运动平台12通过一个旋转关节安装在底座15上从而提供一个旋转自由度，实现连接件11方向的调节，粒子植入装置14与底座15之间固定连接。

本实施例中，连接件11用于连接第二柔性输送导管13，连接件11可以通过第一柔性输送导管1105与穿刺针连接，从而放射性粒子通过第二柔性输送导管13和连接件11引导输送至穿刺针，直至植入肿瘤组织内。

本实施例中，所述运动平台12为运动平台，由前后运动模块、旋转运动模块和上下运动模块三部分组成，实现3个运动自由度。

如图3、图4、图6和图7所示，所述前后运动模块包括前后运动模块主体1205、前后运动驱动件1219和粒子植入接头连接架1206，前后运动驱动件1219安装在前后运动模块主体1205上，前后运动模块主体1205两侧安装有前后运动滑轨12051,粒子植入接头连接架1206通过滑块沿前后运动滑轨12051滑动，粒子植入接头1207安装在粒子植入接头连接架1206上。

本实施例中，前后运动驱动件1219的一端通过垫块12191安装在前后运动模块主体1205上，前后运动驱动件1219的另一端通过连接块12192、缓冲垫12194和端部连接件12193与粒子植入接头连接架1206相连，连接块12192固定在前后运动驱动件1219的活动端，端部连接件12193与粒子植入接头连接架1206固定连接，端部连接件12193通过缓冲垫12194与连接块12192连接，这样在提供动力的同时保证粒子植入接头1207与连接件11对接时的柔顺性，缓冲对接时的冲击。

本实施例中，粒子植入接头1207和粒子植入接头连接架1206之间通过定位销A12081定位配合并通过两个手拧螺丝A1209锁紧固定，这样两者之间可通过第二消毒密封罩17隔离，从而将有源的运动平台部分通过消毒密封罩隔离，仅需要对无源的粒子植入接头及其连接架进行消毒灭菌，而无需对运动平台进行消毒灭菌，降低了手术成本。

本实施例中，前后运动模块主体1205由底壳和端盖组成盒体状，前后运动驱动件1219安装在该盒体内部，前后运动滑轨12051固定在该盒体的上下两侧，粒子植入接头连接架1206呈C形并覆盖在该盒体的外露敞口上。这样能够起到较好的防尘保护作用。

如图3、图4、图6和图7所示，所述上下运动模块包括上下运动模块主体1204和上下运动驱动件1218，上下运动驱动件1218的固定端安装在上下运动模块主体1204上，上下运动驱动件1218的活动端与前后运动模块主体1205固定连接，从而通过上下运动驱动件1218的上下伸缩运动实现运动平台前后运动模块的上下运动。

本实施例中，运动平台的上下运动模块通过上下运动连接块12042与运动平台的前后运动模块连接实现其上下的运动。上下运动模块主体1204两侧安装有上下运动滑轨12041。两个滑块分别安装于两侧上下运动滑轨12041上并与上下运动连接块12042固定连接，起到上下运动的作用，上下运动驱动件1218的活动端与上下运动连接块12042固定连接，上下运动连接块12042与前后运动模块主体1205固定连接或一体成型。

本实施例中，上下运动模块主体1204由底壳和端盖组成长条盒体状，上下运动驱动件1218安装于上下运动模块主体1204内部，以起到较好的防尘保护作用。其中上下运动模块主体1204的上端和下端分别通过铜柱进行加固。

本实施例中，上述上下运动驱动件1218和前后运动驱动件1219均为伺服电动推杆。

如图3、图4和图5所示，所述旋转运动模块包括安装在底座15上的第一安装座1201，第一安装座1201上安装有旋转轴1212以及驱动旋转轴1212转动的旋转驱动电机1211，旋转轴1212与上下运动模块主体1204固定连接或一体成型。

本实施例中，旋转轴1212为空心轴，便于走线，旋转轴1212外面套设有固定轴1216和旋转轴外轴1202，固定轴1216空套在旋转轴1212上并与第一安装座1201固定连接，旋转轴外轴1202通过滚动轴承1217安装于固定轴1216外侧，实现径向和轴向的固定。旋转轴1212的一端通过主动锥齿轮1213和从动锥齿轮1214与旋转驱动电机1211传动连接，旋转轴1212的另一端固定有旋转轴端盖12021，旋转轴端盖12021固定安装于旋转轴外轴1202端部起到轴向定位和传动作用。

本实施例中，连接件11安装在第一安装座1201的前侧，固定轴1216和旋转轴外轴1202安装在第一安装座1201的后侧。第一安装座1201固定在底座15上。

本实施例中，旋转驱动电机1211竖直安装于第一安装座1201上的电机支架上。第一安装座1201包括电机支架及罩设在电机支架外面的外壳(该外壳起到防尘保护的作用)，旋转轴1212通过法兰轴承1215安装于电机支架后侧，连接件11固定在电机支架前侧。电机支架上安装有微动开关和防撞块，微动开关用于旋转运动的限位，防撞块安装于微动开关下方进行物理的限位并起到防撞功能。电机支架固定有用于加固竖直电机支架的左右加强板，一侧加强板具有U型槽以便于走线。

本实施例中，旋转轴端盖12021上固设有走线管A1203，走线管A1203连通至上下运动模块主体1204，走线管A1203为硬管，其内部中空起到走线的作用，同时具有加强旋转运动模块强度的作用。上下运动模块主体1204和前后运动模块主体1205之间通过走线管B1210连接，走线管B1210为软管，其内部中空起到走线的作用。

在其他实施方式中，所述上下运动模块和前后运动模块还可以通过丝杆螺母传动、齿轮齿条传动或同步带传动实现，所述旋转运动模块可以通过电机直驱或是电机配合减速器实现，可以通过锥齿轮、蜗轮蜗杆、冠状齿轮的一种或多种组合改变旋转方向，从而便于电机的空间布局。

如图8至图12所示，本实施例中，粒子植入装置14包括粒子枪本体及其驱动装置。该驱动装置用于实现驱动电机的力矩传动到粒子枪本体内部，并且将粒子枪内部的行程开关与编码器信号传递到外部，同时通过粒子植入装置消毒密封罩16实现粒子枪本体和驱动装置之间的隔离。

所述粒子枪本体包括枪体1401，枪体1401上设有粒子匣1402、主动摩擦轮、压紧摩擦轮1417和卷线轮1407，粒子匣1402采用可分离的方式安装在枪体1401上，放射性粒子储藏于粒子匣1402中，粒子由柔性粒子推杆1301推送运输，主动摩擦轮和压紧摩擦轮1417配合夹持柔性粒子推杆1301并驱动其前后移动，柔性粒子推杆1301储存于卷线轮1407中。

本实施例中，如图8、图9和图10所示，所述枪体1401由两侧板和底板通过多个铜柱连接组成，在其他实施方式中，所述枪体1401也可以采用左右壳体组装成一体结构，采用上下壳体组装成一体结构，或者采用分体组合成一体结构。本实施例中，粒子匣1402为直列式弹匣，由左右两侧板固定安装一体，在其他实施方式中，粒子匣1402也可以采用圆盘状弹匣结构。

本实施例中，枪体1401上安装有用于与第二柔性输送导管13的一端连接的导管接头1410，导管接头1410与粒子匣1402的粒子出口连通。导管接头1410与粒子匣1402的粒子出口之间设置有连接管A1412，连接管A1412具有连通导管接头1410与粒子匣1402的粒子出口的输送通道，该输送通道用于供放射性粒子和柔性粒子推杆1301通行。粒子匣1402的柔性粒子推杆1301进口外设置有连接管B1413和连接管C1414，连接管B1413和连接管C1414均设有用于供柔性粒子推杆1301通行的输送通道。柔性粒子推杆1301运动输送粒子时的运动路径先后通过连接管C1414、连接管B1413、粒子匣1402、连接管A1412、导管接头1410和第二柔性输送导管13。所述枪体1401在连接管A1412、连接管B1413和连接管C1414处分别设有用于检测柔性粒子推杆1301是否经过的行程开关，用于检测柔性粒子推杆1301的准确位置，三个行程开关通过电线连接。当柔性粒子推杆1301穿过连接管B1413所对应的行程开关时，连接管C1414所对应的行程开关和连接管B1413所对应的行程开关形成第一闭环电路，从而检测到柔性粒子推杆1301到达连接管B1413所对应的行程开关。同理，当柔性粒子推杆1301穿过连接管A1412所对应的行程开关后，连接管C1414所对应的行程开关和连接管A1412所对应的行程开关形成第二闭环电路，从而检测到柔性粒子推杆1301到达连接管A1412所对应的行程开关。所述的三个行程开关优选采用金属弹针结构，金属弹针与柔性粒子推杆1301的接触面为光滑半球面或弧面，以避免接触式行程开关在检测过程中卡住。进一步优选的方案是一对金属弹针头对头地设置，这样粒子或推杆在通过时受力就比较均匀，粒子就不会往一侧偏斜，也不会斜着卡在通道内。在其他实施方式中，所述金属弹针也可以改用弹簧片、弹簧、金属块的一种或多种组合代替。在其他实施方式中，所述行程开关也可以采用非接触式行程开关，例如光电传感器或霍尔传感器，或者采用接触式的微型机械行程开关。

本实施例中，连接管A1412和导管接头1410可以相互固定连接或者分别固定在枪体上，也可以两者一体成型。连接管B1413和连接管C1414可以相互固定连接或者分别固定在枪体上，也可以两者一体成型。

本实施例中，所述主动摩擦轮包括第一摩擦轮1403和第二摩擦轮1405，还设有从动摩擦轮1415和压紧摩擦轮1417，第一摩擦轮1403和从动摩擦轮1415配合夹持驱动柔性粒子推杆1301前后移动，第二摩擦轮1405和压紧摩擦轮1417配合夹持驱动柔性粒子推杆1301前后移动，第一摩擦轮1403、第二摩擦轮1405和压紧摩擦轮1417传动连接并同步运动。

本实施例中，如图8、图9和图10所示，第一摩擦轮1403的第一摩擦轮轴14031上安装有第一摩擦轮带轮14032，第二摩擦轮1405的第二摩擦轮轴14051上安装有第二摩擦轮带轮B14054，枪体1401上安装有张紧轮1408，第一摩擦轮带轮14032和第二摩擦轮带轮B14054通过传动带B1409传动连接从而使得第一摩擦轮1403和第二摩擦轮1405同步转动，传动带B1409通过张紧轮1408张紧。从动摩擦轮1415通过可调节弹性轴承座1416安装于第一摩擦轮1403的下方，压紧摩擦轮1417通过可调节弹性轴承座1416安装于第二摩擦轮1405的下方，这样通过可调节弹性轴承座可调节两个摩擦轮之间的间隙从而实现对柔性粒子推杆1301夹持驱动力的调节以保证传动可靠性。第二摩擦轮1405和压紧摩擦轮1417之间通过齿轮传动连接。第一摩擦轮轴14031和第二摩擦轮轴14051分别通过端盖轴承安装在枪体1401上，从动摩擦轮1415的轴端安装有直齿轮，该直齿轮与编码器1418齿轮传动连接，从而实现传动位置的测量。编码器1418通过编码器架安装在枪体1401上。第二摩擦轮轴14051与所述驱动装置传动连接。

为了避免柔性粒子推杆在卷线轮上松弛以致出现线与线之间打结的情况，本实施例中，使用了一个卷簧来对柔性粒子推杆进行预紧，卷簧同时也可以对不同的卷绕半径进行自适应(避免越卷半径越大，导致摩擦轮收线长度与卷线轮卷线长度不一致，从而使摩擦轮强制打滑)。如图9和图11所示，所述卷线轮1407包括卷线轮轴14071、卷簧14073和卷线轮外壳14075，卷线轮轴14071安装在枪体1401上并与主动摩擦轮传动连接，卷线轮外壳14075空套在卷线轮轴14071上，卷簧14073设置在卷线轮轴14071和卷线轮外壳14075之间，柔性粒子推杆1301固定并卷绕在卷线轮外壳14075上。这样在驱动柔性粒子推杆移动时，主动摩擦轮传递的转矩经由卷簧的弹性变形转换为卷线轮外壳的自适应的卷线能力，以实现柔性粒子推杆的张紧传动。

本实施例中，卷线轮轴14071通过法兰轴承安装在枪体1401上，起到支撑整个卷线轮1407的作用，并且卷线轮轴14071通过直接或者间接的方式与卷簧14073限位连接从而起到约束卷簧内部运动的作用，实现卷线轮1407的自适应的卷线能力。卷簧14073安装于卷线轮外壳14075中，起到约束卷簧外部运动的作用。还设有卷线轮端盖14074，卷线轮端盖14074与卷线轮外壳14075配合固定起到约束卷线轮1407轴向运动的作用。还设有卷线轮夹片14076，卷线轮夹片14076通过与卷线轮外壳14075之间的螺纹连接实现夹紧柔性粒子推杆1301的作用。第二摩擦轮轴14051上固定有第二摩擦轮带轮A14052，卷线轮轴14071的轴端安装有卷线带轮14072，卷线带轮14072和第二摩擦轮带轮A14052之间通过传动带A1406传动连接，从而实现第二摩擦轮1405和卷线轮1407的同步转动，实现柔性粒子推杆1301的张紧传动。

但是，上述卷簧预紧结构在一些特殊情况下，例如，柔性粒子推杆在推出时受到过大的阻力致使摩擦轮发生打滑，从而导致摩擦轮与卷线轮的运动不协调(具体来说，就是柔性粒子推杆没推出去，但卷线轮已经放出去了，这样就会让原来在卷线轮上卷紧的柔性粒子推杆变的松弛)。因此，在另一实施方式中，优选采用被动收储柔性粒子推杆的方式，如图19所示，所述卷线轮1407的一侧盘面向内凹陷形成一个环形的用于收卷柔性粒子推杆1301的卷线空间14077，所述枪体1401上安装有用于将柔性粒子推杆1301引导至卷线空间14077的支撑管14078，该支撑管14078位于主动摩擦轮和卷线轮1407之间，柔性粒子推杆在支撑管的引导作用下，沿着卷线轮的切线方向或近似切线方向伸入卷线轮中。这样，利用柔性粒子推杆具有弹性的特点，用卷线轮的内侧空间实现卷绕，这样每次卷绕的时候，柔性粒子推杆就会尽可能贴合内壁或是内侧的线缆，而且也不需要设置同步带等传动机构来实现摩擦轮和卷线轮的同步，卷线轮只需要自由转动即可，摩擦轮在放线或收线的时候，自然会牵拉或推动卷线轮旋转，不会出现摩擦轮与卷线轮的运动不协调的问题。

所述驱动装置可以是安装在枪体1401上的驱动电机，驱动电机的输出轴上固定有输入锥齿轮1420，第二摩擦轮轴14051的轴端安装有摩擦轮锥齿轮14053，输入锥齿轮1420与摩擦轮锥齿轮14053传动连接，从而将动力传递到主动摩擦轮。

但是优选，所述驱动装置和所述粒子枪本体之间采用可分离的方式连接，以便于将无源的粒子枪本体取下进行消毒灭菌，而采用消毒密封罩将有源的驱动装置进行隔离密封。如图12和图13所示，所述粒子枪本体还包括枪体连接板1421，枪体连接板1421与枪体1401固定连接或者一体成型，第二摩擦轮轴14051的轴端安装有摩擦轮锥齿轮14053，摩擦轮锥齿轮14053与输入锥齿轮1420传动连接，输入锥齿轮1420安装在枪体连接板1421上；所述驱动装置包括驱动电机1426，驱动电机1426固定在安装支架上，所述枪体连接板1421以可分离的方式安装在安装支架上，驱动电机1426的电机输出轴14261通过联轴器1427与输入锥齿轮轴14201连接。

本实施例中，输入锥齿轮轴14201通过输入锥齿轮轴轴承14203和输入锥齿轮轴轴承座14202安装在枪体连接板1421上。枪体连接板1421和安装支架之间通过定位销1431定位配合并通过手拧螺丝B1419固定连接。

本实施例中，所述安装支架包括上下依次固定连接的上夹板1422、下夹板1423和电机安装板1424。所述联轴器1427通过上下两个联轴器轴承14271安装于上夹板1422和下夹板1423之间，实现轴向固定。驱动电机1426固定在电机安装板1424上，驱动电机1426的电机输出轴14261与联轴器1427连接，电机安装板1424通过四根立柱1425与底座15固定连接。所述定位销1431向上贯穿下夹板1423和上夹板1422并伸出上夹板1422以与枪体连接板1421上的定位孔配合定位。

优选的实施方式中，所述安装支架可以安装在推车内，推车底部设有万向脚轮，便于医护人员将粒子植入机整体移动，在手术室内布置，所述推车上设有操作面板和功能按键，便于医护人员操控粒子植入机。

本实施例中，所述枪体连接板1421上安装有上电连接器1428，上电连接器1428用于连接粒子枪的信号线(各行程开关的信号线)，所述安装支架上设有中电连接器1429，中电连接器1429安装于上夹板1422、下夹板1423和电机安装板1424之间，实现轴向固定。下电连接器1430安装于电机安装板1424上，下电连接器1430用于连接外部控制器。上电连接器1428、中电连接器1429和下电连接器1430均为弹针式电连接器，三者通过弹针对接的方式实现粒子枪信号线的插拔连接。

本实施例中，如图18所示，第一消毒密封罩16的顶部被夹持固定在上夹板1422和下夹板1423之间，上夹板1422和下夹板1423通过紧固件固定连接。这样，上夹板1422、下夹板1423和第一消毒密封罩16形成一组一次性使用的可拆除更换的手术配件，完全隔离了驱动电机及其安装支架等的手术污染，也不需要对它们进行消毒灭菌，降低了手术成本。

本实施例中，如图12所示，所述底座15包括底座框架1501以及固定在底座框架1501上的第一底板1502和第二底板1503，第一底板1502上安装粒子植入装置14，第二底板1503上安装运动平台12和连接件11。所述底座框架1501由左右两根纵向杆和中间横向杆组成。所述第二底板1503上安装有旋转关节1504，连接件11和运动平台12安装在旋转关节1504上以实现整体旋转。底座15上设有旋紧开关1505，用于调节底座旋转关节的松紧程度，从而实现运动平台12的自由旋转或者固定。

在其他实施方式中，所述底座15也可以只有一块底板，连接件11、运动平台12和粒子植入装置14都安装在该底板上，也可以不设置旋转关节。

本实施例中，如图1、图2和图14所示，所述连接件11包括固定连接的内侧板体1101和外侧板体1102，内侧板体1101上均匀分布有多个锥形孔11011，外侧板体1102上均匀分布有多个异形孔11021，外侧板体1102上的异形孔11021直通内侧板体1101上的锥形孔11011，第一柔性输送导管1105通过外部对接头1103安装在外侧板体1102的异形孔11021内并与内侧板体1101上的锥形孔11011连通。如图15和图17所示，第一柔性输送导管1105的一端贯穿外部对接头1103并套设有O形圈1104，O形圈1104设置在内侧板体1101和外侧板体1102之间，外部对接头1103插入异形孔11021内的插头部分上凸起形成有卡扣部11031，外部对接头1103插入异形孔11021内后旋转，使得卡扣部11031与异形孔11021内的凸台限位配合，从而实现连接件11与第一柔性输送导管1105的快速连接。所述O形圈用于对连接件11进行弹性压缩预紧，使其在摩擦力作用下不易松脱，所述O形圈也可以设置在连接件上，并在连接件与外侧板体连接时实现弹性压缩预紧，所述O形圈也可以采用其他具有弹性的结构件代替。

如图14和图16所示，粒子植入接头1207的锥形对接嘴与所述内侧板体1101上的锥形孔11011插接配合。作为优选，所述锥形孔内部有一段内径大于粒子输送导管内径的配合段，所述锥形对接嘴有一段外径与该配合段内径相适应的对接细管，这样，不仅便于拔出穿刺针的内芯，而且可以避免粒子在连接件的输送通道中形成卡顿或卡死。

但是，由于运动平台上的驱动电机和电动推杆的定位误差，往往并不能使粒子植入接头毫无误差地对准每个锥形孔，这时，锥形孔就会发挥自动对中效果，只要相差不大，就可以自动调节对中，而这个过程中，粒子植入接头必须相对于运动平台是浮动”连接的，即有一定的自动调节能力，且在外力撤销后，可以自动复位。“浮动”连接可以设置在对接组件内部，例如，在粒子植入接头1207和粒子植入接头支架1208之间设置弹性圈，弹性圈可以变形，从而自动适应外力，实现浮动连接。也可以将整个对接组件“浮动”连接在上下运动模块主体1204上，例如，在上下运动连接块12042和前后运动模块主体1205之间设置垫板，垫板和前后运动模块主体1205通过塞打螺丝安装在上下运动连接块12042上(但不卡死)，塞打螺丝上套设有弹性圈，垫板上有与弹性圈外径相适配的圆孔，如果受到外力，则弹性圈可以变形，从而自动适应外力，实现浮动连接。所述弹性圈的材料可以采用有弹性的柔性材料，如塑料、橡胶、乳胶、硅胶等弹性体材料。所述弹性圈也可以是弹簧。

柔性粒子推杆1301在第二柔性输送导管13内移动时，如果第二柔性输送导管13有较大的弯折，就会产生很大的阻力，造成摩擦轮打滑，因此优选在第二柔性输送导管13与刚性零件连接的地方(如粒子植入接头1207、导管接头1410、穿刺针尾部、外部对接头1103等各种连接接头)都增加一个护线套以避免第二柔性输送导管13产生较大的弯折。这种护线套形式可以是弹簧管、弹性管、波纹管、开有侧槽的管，直径大于软管，包裹在软管外侧，起到一定的支撑引导作用。护线套的材料可以采用有弹性的柔性材料，如塑料、橡胶、乳胶、硅胶等弹性体材料。所述护线套也可以是弹簧。

本实施例中，如图18所示，第一消毒密封罩16和第二消毒密封罩17用于粒子植入装置14和运动平台12的有源部分从而实现两者无源部分的消毒工作。在其他实施方式中，第一消毒密封罩16和第二消毒密封罩17可以合并为一个消毒密封罩，进一步还可以将底座15一起密封隔离。

本实施例的粒子植入过程：外部对接头1103与连接件11外侧的异形孔11021对接。通过运动平台12的旋转和上下运动，实现粒子植入接头1207与连接件11内侧锥形孔11011的定位，再通过运动平台12的前后运动，实现外部对接头1103的锥形对接嘴与连接件11上锥形孔11011的对接。粒子植入装置14驱动柔性粒子推杆1301，将粒子匣1402内的粒子推出，经由第二柔性输送导管13输送到粒子植入接头1207和连接件11，再从连接件11经外部对接头1103、第一柔性输送导管1105及穿刺针植入放置到人体的肿瘤靶体内或肿瘤周围。

针对粒子植入手术，本发明创造性地提出了一种新的自动化无人化实现方法，通过分别独立设置自动粒子植入机与自动拔针装置，二者通过柔性软管连接，医生先在拔针装置的引导(类似于目前临床上常用的穿刺引导模板)下完成穿刺，然后医生将软管与穿刺针尾部相连接，软管另一端与粒子植入机相连接，粒子植入机可以选择不同的通道，然后沿着不同的通道将粒子一直向前推，然后顺着软管、穿刺针到达肿瘤内部。同时自动拔针装置将穿刺针拔出一段距离，然后再植入，再拔出，循环多次，在指定的位置植入粒子，使放射性粒子均匀分布在肿瘤内，达到较好的杀死肿瘤的效果。整个手术过程都可以彻底无人化，避免放射性粒子对医生造成辐射伤害。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一种实施方式”、“具体实施方式”、“其他实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例、实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，上述描述的具体特征、结构、材料或者特点也可以在任何的一个或多个实施例、实施方式或示例中以合适的方式结合。本发明记载的技术方案也包括上述描述的任意一个或多个具体特征、结构、材料或者特点以单独或者组合的方式形成的技术方案。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换、变型、删除部分特征、增加特征或重新进行特征组合形成的技术方案，凡是依据本发明的创新原理对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，包括：

连接件，所述连接件通过多个粒子输出通道连接多个穿刺针，所述连接件上设有与所述多个粒子输出通道一一对应连通的多个连接孔；

与所述连接孔相配合的对接末端，该对接末端形成于粒子植入装置的外部对接嘴或粒子植入接头上；

运动平台，所述运动平台通过平移运动和/或旋转运动以使得所述对接末端与其中一个连接孔对接，从而实现多个粒子输出通道之间的切换导通以便于粒子植入装置将放射性粒子推送至不同的中空穿刺针。

2.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述粒子植入接头通过第二柔性输送导管与粒子植入装置连接；所述外部对接嘴为设置在粒子植入装置上的粒子输出口；连接件通过第一柔性输送导管与穿刺针连接；粒子植入装置包括用于存储放射性粒子的粒子弹匣和用于驱动柔性粒子推杆将放射性粒子推出粒子弹匣并沿第二柔性输送导管和/或第一柔性输送导管输送的粒子推送驱动机构。

3.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述连接孔为锥形孔，所述对接末端呈锥形并与所述连接件上的锥形孔插接配合；所述锥形孔内部有一段内径大于粒子输送导管内径的配合段，所述锥形对接嘴有一段外径与该配合段内径相适应的对接细管。

4.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述多个连接孔呈直线阵列，或曲线阵列，或矩阵阵列，或环形阵列分布在连接件上，连接件设有多个用于装夹第一柔性输送导管的管道装夹机构，管道装夹机构的管道装夹口与粒子植入装置的粒子输送通道贯通连接，管道装夹机构的管道装夹方式采用螺纹连接、锁扣连接、锥度连接、销钉连接的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述运动平台具有至少1个自由度以用于实现所述连接件和对接末端之间的相对移动，运动平台采用下述多种运动方式中的一种：

A、连接件是固定不动的，对接末端进行平移运动、旋转运动中的一种或组合；

B、连接件进行平移运动、旋转运动中的一种或组合，对接末端也进行平移运动、旋转运动中的一种或组合；

C、连接件进行平移运动、旋转运动中的一种或组合，对接末端是固定不动的。

6.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述连接件和运动平台分别安装在主机体上，所述连接件与主机体之间设有消毒隔离套袋，并通过定位连接组件定位连接；所述粒子植入装置和通道切换装置均采用无源器件和有源器件隔开设置，有源器件采用消毒密封罩隔离，有运动部件的无源器件通过旋转对接轴传递动力；有电子元器件的无源器件通过导电触点实现供电与信号通讯。

7.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述粒子植入接头和运动平台之间设有消毒隔离套袋，并通过定位连接组件定位连接；所述定位连接组件是定位销、定位键、定位块、螺丝、锁扣、卡扣、卡爪、夹具的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述运动平台通过一个方向的旋转运动和至少一个方向的直线运动，实现粒子植入接头在空间中的运动；所述运动平台包括前后运动模块与旋转运动模块；所述前后运动模块包括前后运动模块主体、前后运动驱动件和粒子植入接头连接架，粒子植入接头连接架滑动连接在前后运动模块主体上，前后运动驱动件安装在前后运动模块主体上,并驱动粒子植入接头连接架前后运动，粒子植入接头安装在粒子植入接头连接架上；所述旋转运动模块包括第一安装座与旋转臂，第一安装座与旋转臂旋转连接，并通过电机驱动旋转臂转动，所述前后运动驱动件与旋转臂固定连接或者滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置，其特征在于，所述粒子植入接头通过弹性元件浮动连接在运动平台上：当运动平台将锥面对接末端与对接锥孔相向移动时，在对接锥孔的导向作用下，锥面对接末端自动适应对中，当运动平台将锥面对接末端与对接锥孔向远离的方向移动时，锥面对接末端在弹性元件的弹力作用下恢复到初始位置；所述弹性元件为弹性块、弹性垫、弹簧、弹片的一种或多种组合。

10.一种粒子植入机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的一种用于粒子植入机的通道切换装置。