CN213220588U

CN213220588U - 一种移动式放疗机器人

Info

Publication number: CN213220588U
Application number: CN202021004311.2U
Authority: CN
Inventors: 戴建荣; 牛传猛; 李明辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2030-06-04

Abstract

本实用新型涉及一种移动式放疗机器人，包括底盘、立架、机架、并联机械臂、治疗头、底部射线阻挡装置、机械臂安装座、串联机械臂、前向射线阻挡装置，其特征在于：立架固定在底盘的一端，机架可升降地设置在立架上，并联机械臂一端安装在机架上，另一端安装用于产生放疗用射线的治疗头，底部射线阻挡装置滑动地设置在底盘上，机械臂安装座可滑动地安装在底盘上，其上安装有串联机械臂，前向射线阻挡装置安装在底盘另一端上。本实用新型的移动式放疗机器人可灵活移动，操作方便，且具有较好的自屏蔽功能，对机房或手术室防护要求不高，既可用于实现大立体角度范围的体外放疗，也可用于术中放疗。

Description

一种移动式放疗机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，具体涉及一种移动式放疗机器人。

背景技术

放射治疗是当前癌症治疗的三大主要手段之一，按照患者受照状态可分为体外放疗以及术中放疗。体外放疗时，患者处于清醒状态，射线经过皮肤及正常组织到达肿瘤区域，在杀死肿瘤细胞的同时会对正常组织或器官造成一定损伤。术中放疗时，患者处于麻醉状态，肿瘤被手术切除后，射线直接对完全暴露的肿瘤瘤床或残存病灶区进行照射，对正常组织或器官的附带损伤小。体外放疗多采用C型臂直线加速器，通过旋转机架带动直线加速器绕患者旋转，实现射线照射，可实现的空间立体角度范围较小。早期的术中放疗也是基于C型臂直线加速器开展的，患者需要从手术室转运至加速器机房，存在较大的感染风险，因此出现了多种术中专用放射治疗机，如NOVAC7移动式术中放疗装置(美国专利，专利号5635721)，Mobetron可移动电子直线加速器(美国专利，专利号：5321271)，IntraBeam的移动式术中低能X线机(美国专利，专利号：6452177B1)，(专利号：201710338703.9)，中国实用新型专利“术中放射治疗机器人”(申请号：201921910008.6)。

现有体外放疗装置无法移动，不方便开展术中放疗，而现有术中放疗设备Mobetron移动式电子直线加速器结构复杂，操作不便，IntraBeam移动式术中低能X线机只能治疗浅表性肿瘤，适应症很窄，通用性差。“术中放射治疗机器人”专利公开的术中放疗机器人移动灵活，适应症广，但柔性机械臂安装在机架上，容易和治疗头干涉，且操作不便。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种移动式放疗机器人，其可灵活移动，操作方便，且具有较好的自屏蔽功能，对机房或手术室防护要求不高，既可用于体外放疗，也可用于术中放疗。

本实用新型的技术方案为：

一种移动式放疗机器人，包括底盘、立架、机架、并联机械臂、治疗头、底部射线阻挡装置、机械臂安装座、串联机械臂、前向射线阻挡装置，其中，立架固定在底盘的一端，机架可升降地设置在立架上，并联机械臂一端安装在机架上，另一端安装用于产生放疗用射线的治疗头，底部射线阻挡装置滑动地设置在底盘上，机械臂安装座可滑动地安装在底盘上，串联机械臂安装在该机械臂安装座上，前向射线阻挡装置安装在底盘另一端上。

优选地，所述底盘包括左支撑腿、右支撑腿、左滑轨、右滑轨、滚轮，其中，左右支撑腿通过横梁固定连接，左右滑轨分别固定在两支撑腿上，四个滚轮分别安装在两个支撑腿的下方，滚轮可以是普通万向轮，也可以是托特纳姆轮，所述机械臂安装座可滑动地安装在左右滑轨上。

优选地，所述串联机械臂为一个，其末端设置末端夹持器，其通过末端夹持器夹持治疗限光筒。

优选地，所述机架包括升降架和承载座，升降架可升降地设置在立架上，承载座固定于升降架上并用于安装并联机械臂的定平台。

优选地，所述串联机械臂和并联机械臂均具有多个运动自由度，如六个运动自由度，三个方向的平移，绕空间三坐标轴的旋转。

优选地，所述底部射线阻挡装置包括左支柱、右支柱、左滑槽、右滑槽、横向滑轨、延伸滑轨、束挡块，其中，左滑槽和右滑槽分别设置在左右支柱上并可分别在底盘的左右滑轨上滑动，横向滑轨安装在左右支柱的顶部，延伸滑轨滑动地设置在横向滑轨上，束挡块滑动地设置在延伸导轨上，通过两级滑动可实现束挡块较大的滑动范围。束挡块为重金属块，如铅块，用于吸收穿过人体后的多余射线。

优选地，所述串联机械臂为两个，包括串联机械臂一和串联机械臂二，串联机械臂一末端设置末端夹持器一，其通过末端夹持器一夹持超声探头或治疗限光筒，可在操作人员的牵引下实现超声探头或限光筒任意位姿的空间摆放，并可通过关节传感器计算获得超声探头或限光筒的空间位姿。夹持超声探头可对瘤床区域进行超声扫描成像，以用于更加精确的术中放疗。串联机械臂二可通过末端夹持器二夹持模拟限光筒，操作人员可牵引串联机械臂二摆放模拟限光筒至患者瘤床区域，并保持模拟限光筒不动。串联机械臂一和二上均装有防碰装置，防止两串联机械臂之间，或串联机械臂和治疗床/患者发生碰撞。

优选地，前向射线阻挡装置包括屏风滑轨、左升降柱、右升降柱、滑座和铅屏风，其中，屏风滑轨两端分别固定安装在左右支撑腿上，滑座滑动地设置在屏风滑轨上，可沿屏风滑轨左右平移，左右升降柱分别安装在滑座的两端，铅屏风可升降地设置在左右升降柱上，为一中间厚边缘薄的重金属板，如铅板。

优选地，左右升降柱均由可伸缩的分段串联导轨组成，可将铅屏风升降至一定高度，其中，左升降柱包括左下导轨、左中导轨和左上导轨，左下导轨固定安装在滑座上，左中导轨可升降地设置在左下导轨上，左上导轨可升降地设置在左中导轨上，同理，右升降柱包括右下导轨、右中导轨和右下导轨，右下导轨固定安装在滑座上，右中导轨可升降地设置在右下导轨上，右上导轨可升降地设置在右中导轨上。

本实用新型的有益效果如下：

(1)底盘通过底部滚轮可带动放疗机器人进行前后左右平移。

(2)升降架可带动治疗头进行升降运动。

(3)并联机械臂可带动机头进行多自由度运动，如三个平移和三个旋转运动。

(4)底部射线阻挡装置可沿左右滑轨滑动，实现束挡块的前后方向平移，束挡块沿横向滑轨和延伸滑轨的运动可实现其左右方向平移。

(5)底部射线阻挡装置的左右支柱具有一定高度，术中放疗时可使束挡块和手术床下表面距离较近，从而可减小束挡块为阻挡大照射角度射束时前后和左右平移的最大距离。

(6)串联机械臂与机架相对地安装在底盘的两端，方便大夫引导串联机械臂摆放限光筒或进行超声成像。

(7)铅屏风可通过沿屏风滑轨的滑动和沿左右升降柱的升降运动调节自身位置，使其中心对准治疗限光筒末端，以阻挡前向射线。

(8)串联机械臂末端夹持器可夹持不同直径的限光筒，串联机械臂具有多个运动自由度，可跟随操作人员的引导力夹持限光筒实现空间任意位姿摆放。

(9)利用串联机械臂引导超声探头对患者瘤床成像，可实现更加精准的术中放疗。

附图说明

为了更容易理解本实用新型的技术方案和有益的技术效果，通过参照在附图中示出的本实用新型的具体实施方式来对本申请进行详细的描述。该附图仅绘出了本申请的典型实施方式，并不构成对本申请的保护范围的限制，其中：

图1为根据本实用新型的移动式放疗机器人的一个实施方式的结构示意图；

图2为图1的移动式放疗机器人底盘结构图；

图3和4为图1的移动式放疗机器人实施术中放疗的治疗状态图。

图5为根据本实用新型的移动式放疗机器人的另一个实施方式的结构示意图；

图6为图5的移动式放疗机器人底盘结构图；

图7为图5的移动式放疗机器人实施术中放疗的成像状态图。

图8为图5的移动式放疗机器人实施术中放疗的治疗状态图。

具体实施方式

下面结合附图1-8对本实用新型的移动式放疗机器人的结构和工作方式进行详细说明。

实施方式一：(采用一个串联机械臂)如图1-4所示，移动式放疗机器人包括底盘100、立架200、机架300、并联机械臂400、治疗头500、底部射线阻挡装置600、机械臂安装座700、串联机械臂810、前向射线阻挡装置900，其中，立架200固定在底盘100的一端，机架300可升降地设置在立架200上，并联机械臂400一端安装在机架300上，另一端安装用于产生放疗用射线的治疗头500，底部射线阻挡装置600滑动地设置在底盘100上，机械臂安装座700可滑动地安装在底盘100上，其上安装有串联机械臂810，前向射线阻挡装置900安装在底盘100另一端上。

所述底盘100包括左支撑腿110、右支撑腿120、左滑轨111、右滑轨121、滚轮130，其中，左右支撑腿通过横梁140固定连接，左右滑轨分别固定在两支撑腿上，四个滚轮130分别安装在两个支撑腿的下方，滚轮130可以是普通万向轮，也可以是托特纳姆轮。

所述机架300包括升降架310和承载座320，升降架310可升降地设置在立架200上，承载座320固定于升降架310上并用于安装并联机械臂400的定平台。

所述并联机械臂400具有多个运动自由度，如六个运动自由度，三个方向的平移，绕空间三坐标轴的旋转。

所述底部射线阻挡装置600包括左支柱610、右支柱620、左滑槽611、右滑槽621、横向滑轨630、延伸滑轨640、束挡块650，其中，左滑槽611和右滑槽621分别设置在左右支柱上并可分别在底盘100的左右滑轨上滑动，横向滑轨630安装在左右支柱的顶部，延伸滑轨640滑动地设置在横向滑轨630上，束挡块650滑动地设置在延伸导轨640上，通过两级滑动可实现束挡块650较大的滑动范围。束挡块650为重金属块，如铅块，用于吸收穿过人体后的多余射线。

所述机械臂安装座700可滑动地安装在底盘100的左右滑轨上，串联机械臂810安装在该机械臂安装座700上，具有多个运动自由度，如六个或七个，串联机械臂810末端设置末端夹持器820，其通过末端夹持器820夹持治疗限光筒510，可在操作人员的牵引下实现治疗限光筒任意位姿的空间摆放，并可通过关节传感器计算获得限光筒的空间位姿。

前向射线阻挡装置900包括屏风滑轨910、左升降柱920、右升降柱930、滑座940和铅屏风950，其中，屏风滑轨910两端分别固定安装在左右支撑腿上，滑座940滑动地设置在屏风滑轨910上，可沿屏风滑轨910左右平移，左右升降柱分别安装在滑座940的两端，铅屏风950可升降地设置在左右升降柱上，为一中间厚边缘薄的重金属板，如铅板。

左右升降柱均由可伸缩的三段串联导轨组成，可将铅屏风950升降至一定高度，其中，左升降柱920包括左下导轨921、左中导轨922和左上导轨923，左下导轨921固定安装在滑座940上，左中导轨922可升降地设置在左下导轨921上，左上导轨923可升降地设置在左中导轨922上，同理，右升降柱930包括右下导轨931、右中导轨932和右下导轨933，右下导轨931固定安装在滑座940上，右中导轨932可升降地设置在右下导轨931上，右上导轨933可升降地设置在右中导轨922上。

图3和图4为移动式放疗机器人在进行术中放疗时的使用状态。肿瘤切除后，患者瘤床处于暴露状态，首先将移动式放疗机器人移动至躺在治疗床2000上的患者1000附近，然后大夫将限光筒510安装在串联机械臂810的末端夹持器820上，之后手动引导串联机械臂810运动使得限光筒820对准瘤床并锁定限光筒510，完成限光筒510摆位，并获取当前限光筒空间位姿，之后并联机械臂400、升降架310协调运动，带动治疗头500与限光筒510对中，即实现射束中心轴与限光筒510中心轴共轴，在对中过程中，底部射线阻挡装置600同步运动，即通过沿左右滑槽的滑动，以及沿横向滑轨630和延伸滑轨640的滑动，束挡块650运动至射线束中心轴能穿过其中心的位置，之后前向射线阻挡装置900沿滑座运动调节铅屏风950的左右位置，铅屏风950沿左右升降柱做升降运动调节高度，使得铅屏风950的中心与限光筒510末端位于同一水平面上，以阻挡前向露射线，最后治疗头出束，对患者瘤床进行照射，完成术中放疗。

实施方式二：(采用两个串联机械臂)，如图5-8中所示，在本实施方式中可以设置两个串联机械臂，其他结构与实施方式一相同，其中串联机械臂一810通过末端夹持器一820夹持超声探头520或治疗限光筒510，串联机械臂二830通过末端夹持器二840用于夹持模拟限光筒530。此种情况下，放疗机器人使用过程为：手术切口打开，肿瘤切除，等待术中放疗。此时，将放疗机器人移动至手术床附近，串联机械臂二830通过末端夹持器二840夹持模拟限光筒530对准患者瘤床，即利用模拟限光筒530圈定出需要放疗的区域，然后，引导串联机械臂一810利用末端夹持器一820夹持超声探头插入模拟限光筒530中，对瘤床进行超声成像，并将图像传给术中放疗计划系统，进行术中放疗计划设计，之后，取下超声探头，将治疗限光筒510固定于末端夹持器一820上，并插入模拟模拟限光筒530对准瘤床，然后，并联机械臂400带动治疗头对准治疗限光筒510，底部射线阻挡装置600带动束挡块650移动，使治疗头轴线穿过束挡块中心，以屏蔽穿过患者后的治疗射线，前向射线阻挡装置带动铅屏风左右和上下移动，使得铅屏风对准治疗限光筒末端，以屏蔽前向露射的射线，最后，治疗头出束，对瘤床进行照射治疗。

治疗头下方装有激光对准器540(图4)，并联机械臂带动治疗头与治疗限光筒的对中是基于空间位姿计算实现的，初始对中后，再利用治疗头下方的激光对准器验证初始对中的准确性，防止出现误对中。

串联机械臂一和二上均装有防碰装置，防止两串联机械臂之间，或串联机械臂和治疗床/患者发生碰撞。

可以理解的是，移动式放疗机器人同样可用于外照射放疗，即将移动式放疗机器人移动至肿瘤患者附近，利用并联机械臂带动治疗头对患者肿瘤靶区实施大立体角度范围的照射治疗。

本实用新型可以以其他具体的形式进行体现，但并不会脱离本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围仅由所附的权利要求限定。

Claims

1.一种移动式放疗机器人，包括底盘、立架、机架、并联机械臂、治疗头、底部射线阻挡装置、机械臂安装座、串联机械臂、前向射线阻挡装置，其特征在于：立架固定在底盘的一端，机架可升降地设置在立架上，并联机械臂一端安装在机架上，另一端安装用于产生放疗用射线的治疗头，底部射线阻挡装置滑动地设置在底盘上，机械臂安装座可滑动地安装在底盘上，串联机械臂安装在该机械臂安装座上，前向射线阻挡装置安装在底盘另一端上。

2.根据权利要求1所述的移动式放疗机器人，其中所述底盘包括左支撑腿、右支撑腿、左滑轨、右滑轨、滚轮，其中，左右支撑腿通过横梁固定连接，左右滑轨分别固定在两支撑腿上，四个滚轮分别安装在两个支撑腿的下方，所述机械臂安装座可滑动地安装在左右滑轨上。

3.根据权利要求2所述的移动式放疗机器人，其中所述串联机械臂为一个，其末端设置末端夹持器，其通过末端夹持器夹持治疗限光筒。

4.根据权利要求2所述的移动式放疗机器人，其中所述串联机械臂为两个，包括串联机械臂一和串联机械臂二，串联机械臂一末端设置末端夹持器一，其通过末端夹持器一夹持超声探头或治疗限光筒，串联机械臂二末端设置末端夹持器二，其通过末端夹持器二夹持模拟限光筒。

5.根据权利要求4所述的放疗机器人，其中所述串联机械臂一和串联机械臂二上均设有防碰撞装置。

6.根据权利要求1所述的移动式放疗机器人，其中所述机架包括升降架和承载座，升降架可升降地设置在立架上，承载座固定于升降架上并用于安装并联机械臂的定平台。

7.根据权利要求1所述的移动式放疗机器人，其中所述串联机械臂和并联机械臂均具有多个运动自由度。

8.根据权利要求2所述的移动式放疗机器人，其中所述底部射线阻挡装置包括左支柱、右支柱、左滑槽、右滑槽、横向滑轨、延伸滑轨、束挡块，其中，左滑槽和右滑槽分别设置在左右支柱上并可分别在底盘的左右滑轨上滑动，横向滑轨安装在左右支柱的顶部，延伸滑轨滑动地设置在横向滑轨上，束挡块滑动地设置在延伸导轨上。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的移动式放疗机器人，其中所述前向射线阻挡装置包括屏风滑轨、左升降柱、右升降柱、滑座和铅屏风，其中，屏风滑轨两端分别固定安装在左右支撑腿上，滑座滑动地设置在屏风滑轨上，可沿屏风滑轨左右平移，左右升降柱分别安装在滑座的两端，铅屏风可升降地设置在左右升降柱上，为一中间厚边缘薄的重金属板。

10.根据权利要求9所述的移动式放疗机器人，其中所述左升降柱和右升降柱均由可伸缩的分段串联导轨组成，其中，左升降柱包括左下导轨、左中导轨和左上导轨，左下导轨固定安装在滑座上，左中导轨可升降地设置在左下导轨上，左上导轨可升降地设置在左中导轨上，右升降柱包括右下导轨、右中导轨和右下导轨，右下导轨固定安装在滑座上，右中导轨可升降地设置在右下导轨上，右上导轨可升降地设置在右中导轨上。