CN2448303Y - Ct引导下自动定位穿刺器 - Google Patents

Abstract

CT引导下的数字式三维自动定位穿刺装置特点是:机座上设有C型臂,C型臂上设有滑柄并通过钢丝绳连接机座上的电机,滑柄上支出滑柄伸缩杆,前端为偏转驱动器,偏转驱动器通过穿刺器伸缩杆连接穿刺驱动器,驱动器汽缸活塞杆上设有穿刺针。该装置设置在CT扫描架的后部,利用CT断层图象及其数据,通过计算机运算,实现自动定位,穿刺,病理采样,药物注射,导管留置等操作,实现了CT扫描,定位穿刺一体化,具有较高实用价值,宜于普及推广。

Description

CT引导下自动定位穿刺器

本实用新型涉及医用穿刺器，特别是CT引导下的自动定位穿刺器。

CT引导下的穿刺技术已应用数年，以往均用手工操作，定位不够准确，穿刺时间长，并发症较多，患者痛苦，工作人员射线辐射量大，诸因素限制了该技术的开展。

本实用新型的目的是针对现有技术不足，提供一种安装于CT机扫描架的背面。利用CT扫描后的图象及数据经计算机控制进行三维定位，穿刺，准确的进行病理采样，药物注射，导管留置等操作的数字式自动三维定位穿刺器。

CT引导下的自动定位穿刺器，包括机座1、C型臂2和穿刺驱动器7等，其特征在于机座1上设置有C型臂2，C型臂2上设置有滑柄3，滑柄3上支出有滑柄伸缩杆4，滑柄伸缩杆4连接偏转驱动器5，偏转驱动器5连接穿刺器伸缩杆6，穿刺器伸缩杆6伸出端设置有穿刺驱动器7，穿刺驱动器7前端设有穿刺针8。

1使用方法：

患者经CT扫描后，医生在断层图象上选定穿刺目标和路径，测定坐标并输入计算机，计算机通过运算程序计算出各个定位部件的位置，驱动各个部件到位，完成定位，随后计算机发出穿刺指令，穿刺针高速，准确的进行病理采样、药物注射、导管留置等各种预定操作。

2自动穿刺器数学模型及原理

从该装置在横断面上投影图可见该穿刺器可以达到断层面上任意位置。见图11,12所示。

各参数设定如下：A穿刺目标          通过断层图象可测定坐标A(X_AY_B)B穿刺点            通过断层图象可测定坐标B(X_BY_B)C针尖位置          坐标设为C(X_CY_C)D偏转驱动器轴心    坐标设为D(X_DY_D)E滑柄中心AB穿刺深度(可测定)AC进针深度CB可设为已知数CD针尖至穿刺器轴心距离为已知数∠α滑柄对X轴的夹角∠β穿刺针对X轴的夹角

为滑柄运行弧长计算公式如下： $\mathrm{AB}=\sqrt{{(X_B-X_A)}^2+{(Y_B-Y_A)}^2}$ $D(X_D,Y_D){\⟨}_{\∠\mathrm{\β}=\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{Yb}-\mathrm{Ya}}{\mathrm{Xb}-\mathrm{Xa}}}^{\sqrt{{(X_D-X_B)}^2+{(Y_D-Y_B)}^2}=\mathrm{CD}+\mathrm{BC}}$ $\∠\mathrm{\α}=\mathrm{arctg}\frac{\mathrm{Yd}}{\mathrm{Xd}}$ $\mathrm{DE}=\mathrm{OE}-\sqrt{{X_D}^2+{Y_D}^2}$ $\stackrel{\∩}{\mathrm{EM}}=\frac{a}{360}*\mathrm{\π}*\mathrm{OE}*2$

若C型臂圆心与扫描孔圆心不同轴，只需在运算公式中加入修正参数。数学表达式稍复杂些，本文不细述。

3自动定位控制原理

见图13所示，断层扫描后，在断层图象上测定穿刺目标A和穿刺点B的坐标，如前述即可计算出定位参数弧EM的长度，∠β角度，AC长度。CPU发出指令，经数/摸转换，使得穿刺针定位，经摸/数转换反馈至CPU，显示于终端，提示定位完成。

4自动穿刺控制原理

见图14所示，定位完成后，根据进针深度AC和穿刺方式，发出穿刺指令至CPU，经数/摸后驱动穿刺器进针和退针，或进针后停止，进行相关操作后，再退针。

5复位

定位穿刺完成后，发出复位指令至CPU，CPU计算各个相关初始数据，经数/摸转换，依次驱动各部分回至初始位置，并显示于终端。

6手控

该装置的各个定位驱动器均设有手动按扭，在手动模式状态时可由手动完成操作。

本实用新型是手工穿刺技术的提高，其构思新颖，设计原理简单可行，自动化程度高，可大大提高穿刺的精度和速度，降低穿刺难度，减少穿刺并发症，减轻患者痛苦，减少工作人员的射线辐射量，拓宽定位穿刺技术在影象诊断和介入治疗中的应用范围。该装置通过与CT机的接口，实现CT扫描定位穿刺一体化，将该装置结构做相应改变，即可应用于MRI,PET,DSA等影像设备中，将极大的拓宽其应用范围。是医用穿刺的理想装置，宜于普及和推广。

本实用新型附图1总体结构示意图；图2机架部分结构示意图；图3图2的A向视图；图4滑柄及滑柄伸缩杆部分结构示意图；图5图4的B向视图；图6偏转驱动器及伸缩杆结构示意图；图7图6的C向视图；图8穿刺驱动器结构示意图；图9穿刺驱动器使用状态示意图；图10气动部分示意图；图11断层投影图；图12数学原理坐标图；图13自动定位原理框图；图14控制原理框图。其中包括机座1；C型臂2；滑柄3；滑柄伸缩杆4；偏转驱动器5；穿刺器伸缩杆6；穿刺驱动器7；穿刺针8；电机9；钢丝绳10；滑轮11；轴承12；滑套13；电机14；主轴15；电机16；电机17；键18；齿轮副19；轴承20；齿条21；汽缸22；汽缸孔23；汽缸孔24；弹簧25；连杆26；连杆27；气源28；实施例：ZD-1型CT引导下自动三维定位穿刺器1机架部分

见图2,3所示，机架部分由机座1及C型臂2组成。机座1上设置两个电机9，电机9连接置于C型臂2凹槽内的牵引钢丝绳10，钢丝绳10连接滑柄3。用于两个方向上牵引钢丝绳10运动，从而使得滑柄3可在C型臂2上作240°滑动。两电机9应为参数完全一致的自锁性良好的双向步进电机。该部分固定于CT机的后方，且C型臂的轴心应与CT机的扫描轴心重合。2滑柄及滑柄伸缩杆部分

见图4,5所示，该部分通过四个滑轮11与C型臂2连接，且通过钢丝绳10的牵引，实现在C型臂2上做圆弧运动，为确保滑柄3的运动准确，钢丝绳10应选用弹性较小的材质。滑柄伸缩杆4通过两个固定在滑柄3上的轴承13与滑柄3相连接，伸缩杆4可沿C型臂的直径方向滑动。其运动机构如图，在两个支撑轴承12间加工出200mm的螺纹。滑柄伸缩杆4的运动由安装在螺纹上的滑套13的转动来实现。滑套13内部加工有与螺纹相吻合的内螺纹，电机14转动带动滑套14转动，从而使得滑柄伸缩杆4能够前后运动。电机14为自锁性良好的双向步进电机。3偏转驱动器及伸缩部分

见图6,7所示，该部分位于伸缩杆4的末端，其核心作用是实现伸缩杆6的伸缩和沿轴线的偏转，从而与第二部分配合将穿刺针部分达到指定位置。图中偏转驱动器5的主轴15由固定在外壳上的轴承20支撑，其外部通过齿轮副19与电机16连接，其内部通过键18与穿刺器伸缩杆6连接；电机17固定在偏转驱动器5的主轴15上，通过齿条21与穿刺器伸缩杆6连接。4穿刺器部分

见图8,9所示，穿刺器部分固定在穿刺器7伸缩杆6的末端，穿刺针8置于汽缸22的活塞杆前端，汽缸孔23连接气源28，汽缸孔24连接收集或给药器，弹簧25置于活塞杆内部，通过连杆26与针尖开合连杆27连接。气缸孔24在活塞杆前进时排气，在活塞杆致最大行程时与活塞上的孔重合，与穿刺针针孔相通，实现对病灶处抽真空取样，给药等操作。当活塞杆致最大行程，连杆22可使针尖打开，退针时，弹簧21可使针尖闭合。气源28是由一个普通单向电机驱动一气泵，通过电磁换向阀使气缸完成进程和回程。气动部分原理图10所示5功能说明

滑柄3可绕C型臂2作240°滑动；滑柄伸缩杆4可伸缩，行程0-200mm；偏转驱动器5可驱动穿刺器伸缩杆6作0-360°的偏转；穿刺器伸缩杆6可伸缩，行程0-700mm；穿刺驱动器7可驱动穿刺针8高速进退针，行程0-200mm。

Claims (5)

1一种CT引导下的自动定位穿刺器，包括机座1、C型臂2和穿刺驱动器7等，其特征在于：机座1上设置有C型臂2，C型臂2上设置有滑柄3，滑柄3上支出滑柄伸缩杆4，滑柄伸缩杆4连接偏转驱动器5，偏转驱动器5连接穿刺器伸缩杆6，穿刺器6伸出端设置有穿刺器7，穿刺器7前端设有穿刺针8。

2根据权利要求书1所述的CT引导下的自动定位穿刺器，其特征在于机座1上设置两个电机9，电机9连接置于C型臂2凹槽内的牵引钢丝绳10，钢丝绳10连接滑柄3。

3根据权利要求书1所述的CT引导下的自动定位穿刺器，其特征在于滑柄3上设置有四个滑轮11与C型臂2连接；滑柄伸缩杆4通过两个固定在滑柄3上的轴承12与滑柄3连接，滑柄伸缩杆4上设置有螺纹与滑套13相连接，滑套13内部设有与螺纹相吻合的内螺纹，与电机14连接。

4根据权利要求书1所述的CT引导下的自动定位穿刺器，其特征在于偏转驱动器5主轴15通过固定在外壳上的轴承20支撑，其外部通过齿轮副19与电机16连接，其内部通过键18与穿刺器伸缩杆6连接；电机17固定在偏转驱动器5的主轴15上，通过齿条21与穿刺器伸缩杆6连接。

5根据权利要求书1所述的CT引导下的自动定位穿刺器，其特征在于穿刺针8置于汽缸22的活塞杆前端，汽缸孔23连接气源28，汽缸孔24连接收集式给药器，弹簧25置于活塞杆内部，通过连杆26与针尖开合连杆27连接。

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