CN218515900U - 一种用于影像扫描床的拱门装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于影像扫描床的拱门装置，包括：圆弧状轨道、用于对圆弧状轨道的两个底端进行支撑并形成拱门形结构的两个支撑底座以及可自主在圆弧状轨道上沿与XY平面平行的圆弧轨迹运动的滑块机构；圆弧状轨道的外轮廓表面具有外齿轮部，滑块机构包括可活动套设在圆弧状轨道上的支架、可绕Z轴转动设置在支架上且与外齿轮部啮合的主动齿轮以及设置在支架上的用于驱动主动齿轮转动的滑块机构驱动电机。本实用新型提供的拱门装置能够为穿刺针以及穿刺针的定位机构提供沿圆弧状轨迹的运动功能，既能够实现X和Y方向的位置调整，还能够提供绕Z轴的旋转调节功能，便于为穿刺针提供更灵活的位置、姿态调节功能。

Description

一种用于影像扫描床的拱门装置
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种用于MRI和CT影像扫描床的拱门装置。
背景技术
经皮介入是一种常见的微创临床手术，涉及到将穿刺针头经患者皮肤插入到体内以进行病理诊断或治疗。经皮介入应用包括：活体组织检查、标记种子或药物胶囊植入、以及消融电极插入以进行肿瘤消融等微创手术，其适用于人体的大部分器官，例如：乳房、前列腺、肺、肾脏和肝脏等。相比较于常规的手术治疗，经皮介入的特点在于依据医学影像规划针的穿刺路径、并引导针的插入。
手术期间，穿刺针通常在计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)等影像引导下，穿过人体皮肤到达病变目标位置。尽管CT扫描仪会发出相对高剂量的电离辐射，并可能对患者造成进一步的健康风险；但相对较低的成本和适用性使得CT引导方法在世界范围内仍然被广泛使用。而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CT或MRI影像诊断结果，医生可以确定手术目标位置、进行手术针插入路径规划及确定针头插入点、并将针头穿过皮肤引入目标解剖结构，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，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。因此，对于适用于MRI和CT环境的微创手术机器人的需求在不断增长。
目前，有一类适用于MRI和CT环境的微创手术机器人，使用时需要通过一个能横跨扫描床的支架结构(如拱形结构或龙门结构)安装在扫描床上，微创手术机器人的穿刺针及穿刺针定位机构则安装在该支架结构上，用于对支架下方的扫描床上的患者进行穿刺操作。在一些应用场景中，对于该支架结构提出的功能需求包括：1、不仅应具有沿扫描床长度方向的移动调节功能，更应提供沿扫描床宽度方向移动调节功能，以使得穿刺针及穿刺针定位机构能够在该方向上进行位置调整。当然，若该支架结构还能提供角度调节的功能，必然会使得微创手术机器人具备更灵活的操作性；2、尽量贴近标准的CT或MRI圆形闭孔壁，留出更多空间以满足不同病患体型的需要；3、便于安装设置穿刺针及穿刺针定位机构，并最大化的提供机器人手术操作空间。但现有方案中普遍无法满足这些需求。例如，专利CN215839375U公开的一种拱形支架，其被应用于CT或MRI扫描床，用于承载和支撑手术用穿刺针以及穿刺针的定位和引导机构，该拱形支架能提供穿刺针及穿刺针定位机构在扫描床上安装功能以及沿扫描床长度方向的平移功能，但无法实现沿扫描床宽度方向移动功能，更无法提供角度调节的功能；其次，该拱形支架结构型式对于不同体型病患的适用范围也相对较小；再者，由于穿刺针及其定位和引导机构是安装于支架顶端，所以运动或工作空间更加受限。
因此，有必要对现有技术进行改进，以提供一种更可靠的、功能更丰富的用于影像扫描床的拱门装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于影像扫描床的拱门装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于影像扫描床的拱门装置，包括：圆弧状轨道、用于对所述圆弧状轨道的两个底端进行支撑并形成拱门形结构的两个支撑底座以及可自主在所述圆弧状轨道上沿与XY平面平行的圆弧轨迹运动的滑块机构；
所述圆弧状轨道具有齿轮部，所述滑块机构包括可活动套设在所述圆弧状轨道上的支架、可绕Z轴转动设置在所述支架上且与所述齿轮部啮合的主动齿轮以及设置在所述支架上的用于驱动所述主动齿轮转动的滑块机构驱动电机，在所述齿轮部的配合下，所述主动齿轮的转动使得所述滑块机构会沿所述圆弧状轨道进行自主运动。
优选的是，所述齿轮部为形成于所述圆弧状轨道的外轮廓表面的外齿轮部，所述圆弧状轨道的内轮廓表面具有光滑的导向面，所述滑块机构还包括至少一个可转动设置在所述支架上且与所述导向面滚动接触的滚轮。
优选的是，所述齿轮部为形成于所述圆弧状轨道的内轮廓表面的内齿轮部，所述圆弧状轨道的外轮廓表面具有光滑的导向面，所述滑块机构还包括至少一个可转动设置在所述支架上且与所述导向面滚动接触的滚轮。
优选的是，所述支架包括第一安装板以及与所述第一安装板连接的第二安装板，所述第一安装板和第二安装板之间留有安装空间，所述主动齿轮和滚轮均可转动设置在所述安装空间内，且所述主动齿轮和滚轮处于相对的两侧。
优选的是，所述主动齿轮通过齿轮轴可转动连接在所述第一安装板和第二安装板之间，所述滚轮通过滚轮轴可转动连接在所述第一安装板和第二安装板之间；
所述滑块机构驱动电机设置在所述第一安装板或第二安装板上，且所述滑块机构驱动电机与所述齿轮轴驱动连接。
优选的是，所述支架上可转动设置有3个滚轮。
优选的是，所述支撑底座的上部呈圆弧状，所述支撑底座的顶部中间开设有供所述圆弧状轨道的底端配合插入的安装槽。
优选的是，该用于影像扫描床的拱门装置还包括用于提供Z向直线运动的两个Z向平动机构，两个支撑底座分别安装在两个Z向平动机构上，以通过两个Z向平动机构带动两个支撑底座在Z方向进行直线运动。
优选的是，所述Z向平动机构包括安装座、可转动设置在所述安装座上的螺杆、配合螺纹套设在所述螺杆上的螺母、用于驱动所述螺杆转动的平动电机以及连接在所述螺母上方的用于与所述支撑底座连接的安装平台。
优选的是，所述安装座包括底板以及沿Z方向依次间隔设置在所述底板上的第一竖板、第二竖板和第三竖板；
所述螺母设置在所述第二竖板和第三竖板之间，所述平动电机设置在所述第一竖板上，所述螺杆的第一端与所述平动电机驱动连接，所述螺杆的第二端依次穿过所述第二竖板、螺母后可转动连接在所述第三竖板上。
优选的是，所述第二竖板和第三竖板之间还设置有至少一根沿Z向布置的导向杆，所述螺母上开设有供所述导向杆配合穿过的导向孔。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的用于影像扫描床的拱门装置用于承载安装微创手术机器人的穿刺针以及穿刺针的定位机构，并设置在影像扫描床(如CT或MRI扫描床)上，该拱门装置能够为穿刺针以及穿刺针的定位机构提供沿圆弧状轨迹的运动功能，既能够实现X和Y方向的位置调整，还能够提供绕Z轴的旋转调节功能，便于为穿刺针提供更灵活的位置、姿态调节性能；
本实用新型整体呈圆弧状的拱门形结构，能够更好的适应影像扫描设备的圆心扫描孔结构，既利于微创手术机器人在狭窄的扫描孔内进行更加灵活的操作、并具有更大工作空间，也可适用于更多不同体型的病患。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1中的拱门装置的结构示意图；
图2为本实用新型的实施例1中的滑块机构的结构示意图；
图3为本实用新型的实施例1中的滑块机构的分解结构示意图；
图4为本实用新型的实施例1中的拱门装置上安装有穿刺针和穿刺针的定位机构时的结构示意图；
图5为本实用新型的实施例1中安装有穿刺针以及穿刺针的定位机构的拱门装置设置在影像扫描床上的示意图；
图6为本实用新型的实施例2中的拱门装置的结构示意图。该拱门装置包括有Z向平动机构；
图7为本实用新型的实施例2中的Z向平动机构的结构示意图；
图8为本实用新型的实施例2中的拱门装置上安装有穿刺针和穿刺针的定位机构时的结构示意图；
图9为本实用新型的实施例2中安装有穿刺针以及穿刺针的定位机构的拱门装置设置在影像扫描床上的示意图；
图10为本实用新型的实施例3中的拱门装置的结构示意图。该拱门装置中圆弧状轨道的内轮廓表面具有内齿轮部，外轮廓表面为光滑的导向面。
附图标记说明：
1—圆弧状轨道；10—外齿轮部；11—导向面；12—内齿轮部；
2—支撑底座；20—安装槽；
3—滑块机构；30—支架；31—主动齿轮；311—齿轮轴；32—滑块机构驱动电机；33—滚轮；331—滚轮轴；300—第一安装板；301—第二安装板；302—安装空间；
4—Z向平动机构；40—安装座；41—螺杆；42—螺母；43—平动电机；44—安装平台；400—底板；401—第一竖板；402—第二竖板；403—第三竖板；45—导向杆；46—导向孔；
5—穿刺针；6—穿刺针的定位机构；7—影像扫描床；8—影像扫描仪。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型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。
实施例1
如图1-3所示，本实施例的一种用于影像扫描床的拱门装置，包括：圆弧状轨道1、用于对圆弧状轨道1的两个底端进行支撑并形成拱门形结构的两个支撑底座2以及可自主在圆弧状轨道1上沿与XY平面平行的圆弧轨迹运动的滑块机构3；
圆弧状轨道1的外轮廓表面具有外齿轮部10，滑块机构3包括可活动套设在圆弧状轨道1上的支架30、可绕Z轴转动设置在支架30上且与外齿轮部10啮合的主动齿轮31以及设置在支架30上的用于驱动主动齿轮31转动的滑块机构驱动电机32，在外齿轮部10的配合下，主动齿轮31的转动使得滑块机构3会沿圆弧状轨道1进行自主运动。
其中，圆弧状轨道1为圆的一部分，例如，为圆的1/2或1/3或1/4等。圆弧状轨道1的内轮廓表面具有光滑的导向面11，滑块机构3还包括至少一个可转动设置在支架30上且与导向面11滚动接触的滚轮33。
其中，支架30包括第一安装板300以及与第一安装板300连接的第二安装板301，第一安装板300和第二安装板301之间留有安装空间302，主动齿轮31和滚轮33均可转动设置在安装空间302内，且主动齿轮31和滚轮33处于相对的两侧。主动齿轮31通过齿轮轴311可转动连接在第一安装板300和第二安装板301之间，滚轮33通过滚轮轴331可转动连接在第一安装板300和第二安装板301之间；滑块机构驱动电机32设置在第一安装板300或第二安装板301上，且滑块机构驱动电机32与齿轮轴311驱动连接。
滑块机构驱动电机32驱动主动齿轮31转动，通过主动齿轮31与外齿轮部10的啮合以及导向面11对滚轮33限制导向作用下，使得整个滑块机构3在圆弧状轨道1上运动，此时滚轮33相对圆弧状轨道1内轮廓的导向面11进行滚动。
在优选的实施例中，支架30上可转动设置有3个滚轮33。
在优选的实施例中，支撑底座2的上部呈圆弧状，支撑底座2的顶部中间开设有供圆弧状轨道1的底端配合插入的安装槽20，圆弧状轨道1的底端插入安装槽20并可通过螺丝固定连接。
参照图4-5，本实用新型的拱门装置用于设置在影像扫描仪的影像扫描床7(如CT或MRI扫描床)上，用于安装微创手术机器人的穿刺针5以及穿刺针的定位机构6，为穿刺针5以及穿刺针的定位机构6提供沿圆弧状轨迹的运动功能，既能够实现X和Y方向的位置调整，还能够提供绕Z轴的旋转调节，便于为穿刺针5提供更灵活的位置、姿态调节功能。滑块机构3作为运动的输出端，使用时，穿刺针5以及穿刺针的定位机构6安装在滑块机构3的第一安装板300或第二安装板301上；整个拱门装置可通过两个支撑底座2固定连接在影像扫描床7的两侧，且整个拱门装置横跨影像扫描床7。
实施例2
参照图6-7，作为实施例1的基础上的进一步改进，本实施例的拱门装置还具备Z向的位置调节功能，以便于调整拱门装置沿影像扫描床7长度方向的位置。
具体的，本实施例中，该拱门装置还包括用于提供Z向直线运动的两个Z向平动机构4，两个支撑底座2分别安装在两个Z向平动机构4上，以通过两个Z向平动机构4带动两个支撑底座2在Z方向进行直线运动。Z向平动机构4包括安装座40、可转动设置在安装座40上的螺杆41、配合螺纹套设在螺杆41上的螺母42、用于驱动螺杆41转动的平动电机43以及连接在螺母42上方的用于与支撑底座2连接的安装平台44。
在优选的实施例中，安装座40包括底板400以及沿Z方向依次间隔设置在底板400上的第一竖板401、第二竖板402和第三竖板403；
螺母42设置在第二竖板402和第三竖板403之间，平动电机43设置在第一竖板401上，螺杆41的第一端与平动电机43驱动连接，螺杆41的第二端依次穿过第二竖板402、螺母42后可转动连接在第三竖板403上。
第二竖板402和第三竖板403之间还设置有至少一根沿Z向布置的导向杆45，螺母42上开设有供导向杆45配合穿过的导向孔46。螺母42可相对导向杆45自由滑动，通过导向杆45对螺母42进行导向，以使螺母42无法转动而只能进行直线移动。
螺杆41相对第一竖板401、第二竖板402和第三竖板403可进行自由转动，平动电机43驱动螺杆41转动，导向杆45的限制使得螺母42无法转动而只能沿Z向直线移动，从而通过螺母42带动上方的支撑底座2以及整个拱门装置沿Z方向进行直线移动，从而使得拱门装置可以沿着平行于影像扫描床7的长度方向(即Z轴方向)自主运动。
参照图8，为一种实施例中，穿刺针5以及穿刺针的定位机构6安装在实施例2的拱门装置上的示意图；
进一步参照图9，为安装有穿刺针5以及穿刺针的定位机构6的实施例2的拱门装置设置在影像扫描床7上的示意图。
Z向平动机构4用于实现Z向的位置调节功能，本实施例中的Z向平动机构4采用丝杆机构实现驱动，可以理解的是，在另外一些实施例中，也可以采用诸如气缸机构、电动推杆机构等常规机构来实现直线位移功能，本实施例中不再展开叙述。
实施例3
参照图10，本实施例可作为实施例1或实施例2的替换方案，在本实施例中，圆弧状轨道1的内轮廓表面具有内齿轮部12，外轮廓表面具有光滑的导向面11，主动齿轮31与内齿轮部12啮合，滚轮33则与外轮廓表面的导向面11配合接触。
工作时，滑块机构驱动电机32驱动主动齿轮31转动，通过主动齿轮31与内齿轮部12的啮合以及导向面11对滚轮33限制导向作用下，使得整个滑块机构3在圆弧状轨道1上运动，此时滚轮33相对圆弧状轨道1外轮廓的导向面11进行滚动。
在一种优选的实施例中，上述各个动力装置(各电机)均采用可磁兼容的电机，其它电气元器件及机械零部件也均选用可磁兼容的常规产品，避免对MRI或CT仪器产生干扰，以确保MRI或CT图像扫描仪器和拱门装置运动能够同步进行。
在本实用新型的描述中，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”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
尽管本实用新型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实用新型的领域，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，本实用新型并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，包括：圆弧状轨道、用于对所述圆弧状轨道的两个底端进行支撑并形成拱门形结构的两个支撑底座以及可自主在所述圆弧状轨道上沿与XY平面平行的圆弧轨迹运动的滑块机构；
所述圆弧状轨道具有齿轮部，所述滑块机构包括可活动套设在所述圆弧状轨道上的支架、可绕Z轴转动设置在所述支架上且与所述齿轮部啮合的主动齿轮以及设置在所述支架上的用于驱动所述主动齿轮转动的滑块机构驱动电机，在所述齿轮部的配合下，所述主动齿轮的转动使得所述滑块机构会沿所述圆弧状轨道进行自主运动。
2.根据权利要求1所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述齿轮部为形成于所述圆弧状轨道的外轮廓表面的外齿轮部，所述圆弧状轨道的内轮廓表面具有光滑的导向面，所述滑块机构还包括至少一个可转动设置在所述支架上且与所述导向面滚动接触的滚轮。
3.根据权利要求1所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述齿轮部为形成于所述圆弧状轨道的内轮廓表面的内齿轮部，所述圆弧状轨道的外轮廓表面具有光滑的导向面，所述滑块机构还包括至少一个可转动设置在所述支架上且与所述导向面滚动接触的滚轮。
4.根据权利要求2或3所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述支架包括第一安装板以及与所述第一安装板连接的第二安装板，所述第一安装板和第二安装板之间留有安装空间，所述主动齿轮和滚轮均可转动设置在所述安装空间内，且所述主动齿轮和滚轮处于相对的两侧。
5.根据权利要求4所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述主动齿轮通过齿轮轴可转动连接在所述第一安装板和第二安装板之间，所述滚轮通过滚轮轴可转动连接在所述第一安装板和第二安装板之间；
所述滑块机构驱动电机设置在所述第一安装板或第二安装板上，且所述滑块机构驱动电机与所述齿轮轴驱动连接。
6.根据权利要求5所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述支架上可转动设置有3个滚轮。
7.根据权利要求1所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述支撑底座的上部呈圆弧状，所述支撑底座的顶部中间开设有供所述圆弧状轨道的底端配合插入的安装槽。
8.根据权利要求1所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，该拱门装置还包括用于提供Z向直线运动的两个Z向平动机构，两个支撑底座分别安装在两个Z向平动机构上，以通过两个Z向平动机构带动两个支撑底座在Z方向进行直线运动；
所述Z向平动机构包括安装座、可转动设置在所述安装座上的螺杆、配合螺纹套设在所述螺杆上的螺母、用于驱动所述螺杆转动的平动电机以及连接在所述螺母上方的用于与所述支撑底座连接的安装平台。
9.根据权利要求8所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述安装座包括底板以及沿Z方向依次间隔设置在所述底板上的第一竖板、第二竖板和第三竖板；
所述螺母设置在所述第二竖板和第三竖板之间，所述平动电机设置在所述第一竖板上，所述螺杆的第一端与所述平动电机驱动连接，所述螺杆的第二端依次穿过所述第二竖板、螺母后可转动连接在所述第三竖板上。
10.根据权利要求9所述的用于影像扫描床的拱门装置，其特征在于，所述第二竖板和第三竖板之间还设置有至少一根沿Z向布置的导向杆，所述螺母上开设有供所述导向杆配合穿过的导向孔。
CN202221700762.9U 2021-12-28 2022-06-30 一种用于影像扫描床的拱门装置 Active CN218515900U (zh)

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