穿刺设备以及医学系统的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种穿刺设备以及医学系统。

背景技术：

在进行穿刺操作时，由于每个穿刺对象的体形、目标位置不都相同，因此在穿刺前需要选取不同长度的穿刺针，由于不同长度的穿刺针具有不同的运动行程，因此需要对穿刺针的刺入深度进行控制。

传统的穿刺深度的控制一般是通过手动控制或设置限位装置。其中，手动控制大多数是在穿刺针的针筒外壁设置长度标识，操作人员通过观察该长度标识手动判断穿刺深度，但这种方式对操作人员的经验依赖较大；而现有的限位装置一般是固定的，适用于重复性行程的运动控制，并不适合穿刺针的运动控制，影响穿刺操作的安全性。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种穿刺设备以及医学系统，可以根据目标穿刺深度自动对穿刺针移动行程进行限制。

一种穿刺设备，包括穿刺针装置、穿刺针驱动装置、限位装置以及控制器；所述控制器用于控制所述穿刺针驱动装置驱动所述穿刺针装置移动；所述限位装置用于限定所述穿刺针装置在预设区域内进行移动；其中，所述控制器还用于根据目标穿刺深度确定所述预设区域。

上述穿刺设备，根据当前的目标穿刺深度，自动控制限位装置限定出穿刺针装置可以进行移动的区域，从而对穿刺针装置的移动行程进行限制，防止穿刺针的穿刺深度过大对穿刺对象造成伤害，提高了穿刺设备的安全性，并减轻了操作人员的工作量。

在其中一个实施例中，所述穿刺针装置包括穿刺针主体以及穿刺针承载组件，所述穿刺针主体可拆卸的设置在所述穿刺针承载组件上，所述穿刺针驱动装置驱动所述穿刺针承载组件移动。

在其中一个实施例中，所述限位装置包括限位件以及限位件驱动装置，所述限位件驱动装置驱动所述限位件移动至预设位置。

在其中一个实施例中，所述穿刺针驱动装置包括第一驱动组件以及第一传动组件，所述穿刺针装置可移动的设置在所述第一传动组件上，所述第一驱动组件通过驱动所述第一传动组件以使所述穿刺针装置移动；

所述限位件驱动装置包括第二驱动组件以及第二传动组件，所述限位件可移动的设置在所述第二传动组件上，所述第二驱动组件通过驱动所述第二传动组件以使所述限位件移动。

在其中一个实施例中，所述第一驱动组件与所述第二驱动组件相对固定设置；所述穿刺针装置与所述第一驱动组件之间可移动的最大距离不超过所述限位件与所述第二驱动组件之间可移动的最大距离。

在其中一个实施例中，所述穿刺针装置在所述第一驱动组件与所述限位件之间可移动的最大距离为所述目标穿刺深度。

在其中一个实施例中，所述第一驱动组件和/或所述第二驱动组件为电动机，所述第一传动组件和/或第二传动组件包括传动杆。

一种医学系统，包括：

成像设备，用于对扫描对象进行扫描成像以获取目标穿刺位置；

处理器，用于根据所述目标穿刺位置确定所述目标穿刺深度；

上述的穿刺设备，用于根据所述目标穿刺深度进行穿刺操作。

上述医学系统，根据目标对象的医学图像确定目标穿刺深度，并根据当前的目标穿刺深度，自动控制限位装置限定出穿刺针装置可以进行移动的区域，从而对穿刺针装置的移动行程进行限制，防止穿刺针的穿刺深度过大对穿刺对象造成伤害，提高了穿刺设备的安全性，并减轻了操作人员的工作量。

在其中一个实施例中，所述穿刺设备的所述控制器根据所述目标穿刺深度控制所述限位装置限定所述预设区域后，控制所述穿刺针驱动装置驱动所述穿刺针装置移动。

在其中一个实施例中，所述成像设备包括正电子发射断层扫描设备、计算机断层扫描设备、磁共振设备、x射线设备、超声图像设备以及多模态融合成像设备中的至少一种。

附图说明

图1为一个实施例中穿刺设备的模块示意图；

图2为另一个实施例中穿刺设备的模块示意图；

图3为一个实施例中穿刺设备的结构示意图；

图4为一个实施例中医学系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一个实施例中穿刺设备的模块示意图，在一个实施例中，如图1所示，一种穿刺设备100，包括穿刺针装置110、穿刺针驱动装置130、限位装置150以及控制器170；控制器170用于控制穿刺针驱动装置130驱动穿刺针装置110移动；限位装置150用于限定穿刺针装置110在预设区域内进行移动；其中，控制器170还用于根据目标穿刺深度确定预设区域。

具体地，在穿刺设备100中，穿刺针装置110与穿刺针驱动装置130可以设置在穿刺设备的底座180上，穿刺针驱动装置130可以驱动穿刺针装置110沿设定轨迹前后移动，穿刺针驱动装置130驱动穿刺针装置110的移动行程具有固定的限制，一般可以为不超过底座180的范围，穿刺针驱动装置130与控制器170通信连接，穿刺针装置110移动的距离、方向以及速度等参数的控制可以由控制器170向穿刺针驱动装置130发送相应控制命令实现。

在穿刺设备100中还设置有一个限位装置150，限位装置150也与控制器170通信连接，限位装置150用于限定穿刺针装置110移动行程的终点位置，控制器170根据目标穿刺深度确定穿刺针装置110的移动行程后，控制限位装置150移动到该行程的终点位置。限位装置150可以设置在底座180上，也可以设置在穿刺针装置110移动轨迹上的其他位置。限位装置150的种类和结构可以根据实际需求确定，限位装置150可以为设置在穿刺针装置110移动轨迹上的机械限位部件，例如挡板、挡块等，在行程的终点位置阻挡穿刺针装置110继续移动。限位装置150还可以为电子限位器、光电限位器或磁性限位器等电子部件，当检测到穿刺针装置110移动到预设的行程终点时，向控制器170发送相应的停止信号，控制器170控制穿刺针驱动装置130停止驱动穿刺针装置110，从而使穿刺针装置110停止移动。

进一步地，在对目标对象进行穿刺操作时，穿刺针装置110从初始移动位置至限位装置150限定的终点位置内的最大距离不会超过目标穿刺深度，从而避免了穿刺深度过大的情况发生。该初始移动位置可以根据实际穿刺情况确定，在一个优选的实施例中，可以认为当穿刺针装置110的针尖端到达穿刺部位的体表位置处时，穿刺针装置110位于初始移动位置，控制器170根据目标穿刺深度设定穿刺针装置110移动的预设区域，该预设区域为穿刺针装置110从初始移动位置至限位装置150限定的终点位置，此时穿刺针装置110所移动的距离即为目标穿刺深度。

上述穿刺设备100，根据当前的目标穿刺深度，自动控制限位装置150限定出穿刺针装置110可以进行移动的区域，从而对穿刺针装置110的移动行程进行限制，防止穿刺针的穿刺深度过大对穿刺对象造成伤害，提高了穿刺设备100的安全性，并减轻了操作人员的工作量。

图2为另一个实施例中穿刺设备的模块示意图。如图2所示，在上述实施例中穿刺设备结构的技术内容基础上，本实施例中的穿刺设备200包括穿刺针装置、穿刺针承载装置230、限位装置以及控制器270，其分别可与上述实施例中的相应结构相同，其中，本实施例的穿刺针装置210包括穿刺针主体212以及穿刺针承载组件214，穿刺针主体212可拆卸的设置在穿刺针承载组件214上，穿刺针驱动装置230驱动穿刺针承载组件214移动。

具体地，穿刺针装置210具体可以包括穿刺针主体212和穿刺针承载组件214两部分，其中穿刺针主体212用于对目标对象进行穿刺，穿刺针主体212可以具有多种不同长度规格，例如穿刺针主体212一般可以有90mm、100mm、150mm、200mm等不同长度的规格。医生或操作人员可以根据目标穿刺位置等穿刺需求选择相应长度的穿刺针主体212，并将确定的穿刺针主体212固定设置在穿刺针承载组件214上，穿刺针主体212的一端为针尖，另一端设置在穿刺针承载组件214上。穿刺针主体214与穿刺针承载组件214一般可以为可拆卸连接，穿刺针主体212与穿刺针承载组件214的连接方式可以根据实际需求确定，具体可以通过夹具、锁扣等方式固定，且不同长度的穿刺针主体212的一端连接在穿刺针承载组件214上时，穿刺针主体212与穿刺针承载组件214的相对位置一致。

在一个实施例中，上述限位装置包括限位件252以及限位件驱动装置254，限位件驱动装置254驱动限位件252移动至预设位置。

具体地，限位装置可以为由挡块组成的机械限位结构，控制器270可以在确定穿刺针装置的移动行程区域后，向限位件驱动装置254发送运动的指令，限位件驱动装置254驱动限位件252移动至穿刺针装置移动行程的预设区域的终点位置。限位件252可以阻挡在穿刺针承载组件214移动的轨迹上，当控制器270控制穿刺针驱动装置230驱动穿刺针承载组件214移动时，穿刺针承载组件214无法移动至超过限位件252的位置，即使穿刺针驱动装置230在移动过程中发生故障，穿刺针主体212刺入人体的深度也不会超过目标穿刺深度组，从而为穿刺针装置的移动增加了一道安全防护，提高了设备的安全性。

图3为一个实施例中穿刺设备的结构示意图，如图3所示，在上述实施例中穿刺设备结构的技术内容基础上，本实施例中的穿刺设备300包括穿刺针主体312、穿刺针承载组件314、穿刺针驱动装置、限位件352、限位件驱动装置354、控制器(未标识)以及底座380，其分别可与上述实施例中的相应结构相同，其中，本实施例的穿刺针驱动装置包括第一驱动组件332以及第一传动组件334，穿刺针装置可移动的设置在第一传动组件334上，第一驱动组件332通过驱动第一传动组件334以使穿刺针装置移动；限位件驱动装置354包括第二驱动组件3542以及第二传动组件3544，限位件352可移动的设置在第二传动组件3544上，第二驱动组件3542通过驱动第二传动组件3544以使限位件352移动。

具体地，在穿刺设备300中，底座380为与穿刺针装置的移动轨迹相平行的底板，底板的一端设置有垂直于穿刺针装置的移动轨迹的挡板320，挡板上设置有出针孔，出针孔位于穿刺针主体312的移动轨迹上，穿刺针主体312可从出针孔穿出。底板的另一端可以设置有例如螺孔等连接结构，可以用于将穿刺设备300固定在机械臂等设备上。穿刺设备300还可以包括外壳等部件，外壳部件可以与底座380固定连接，防止在工作过程中暴露内部结构，以提高穿刺设备300的可靠性。

在穿刺设备300中，穿刺针驱动装置包括第一驱动组件332以及第一传动组件334，第一驱动组件332设置在底座380上，第一传动组件334一端与第一驱动组件332相连接，另一端上固定设置在挡板320上。穿刺针承载装置314包括夹持组件3142以及移动平台3144，夹持组件3142用于固定穿刺针主体312，穿刺针主体312的一端可以设置有与夹持组件3142相契合的尾部，夹持组件3142固定设置在移动平台3144上，移动平台3144可移动地设置在第一传动组件334上。限位件驱动装置354包括第二驱动组件3542以及第二传动组件3544，第二驱动组件3542设置在底座380上，第二传动组件3544一端与第二驱动组件3542相连接，另一端上固定设置在挡板320上。限位件352可移动地设置在第二传动组件3542上。

进一步地，第一驱动组件332与第二驱动组件3542相对固定设置；穿刺针装置与第一驱动组件332之间可移动的最大距离不超过限位件352与第二驱动组件3542之间可移动的最大距离。第一驱动组件332与第二驱动组件3542可以均设置在底座380的一端，第一传动组件334与第二传动组件3544可以平行设置，使得穿刺针装置与限位件352的移动轨迹相平行。限位件352具体可以为一个l形结构饿挡块，l形结构的挡块一边设置在第二传动组件3544上，另一边延伸至穿刺针承载组件314的移动轨迹上，且移动块352的位置始终位于穿刺针承载装置314与挡板320之间，以使第一驱动组件332可以驱动穿刺针承载组件314移动的最大距离不超过限位件352与第二驱动组件3542之间的最大距离，从而保证了穿刺针装置的移动范围小于目标穿刺深度。

在一个实施例中，穿刺针装置在第一驱动组件332与限位件352之间可移动的最大距离为目标穿刺深度。

具体地，在穿刺针承载装置314移动行程的起点，移动平台3144上的夹持组件3142夹住穿刺针主体312位于初始穿刺位置，在进行穿刺操作时，控制器首先根据目标穿刺深度控制第二驱动组件3542驱动第二传动组件3544，使限位件352移动到预设位置。上述初始穿刺位置可以为移动平台3144在第一传动组件334上紧靠第一驱动组件332时的位置，此时由于限位件352会阻挡移动平台3144移动，因此移动平台3144在初始穿刺位置与预设位置之间可移动的最大距离即为移动平台3144在第一驱动组件332与限位件352之间可移动的最大距离，该最大距离等于目标穿刺深度，从而实现了精确控制穿刺针主体312的穿刺深度，防止穿刺针主体312刺入过深对目标对象造成伤害。

可以理解的是，由于移动平台3144可以在第一传动组件334上自由移动，因此初始穿刺位置并不限定于移动平台3144紧靠第一驱动组件32时的位置，而是可以根据实际情况进行调整。例如当穿刺针主体312长度较短的情况下，控制器可以先控制第一驱动组件332驱动第一传动组件334使穿刺针主体312的针尖位于挡板320上的出针孔位置处，将此时移动平台3144的位置设置为初始穿刺位置，将挡板320的出针孔移动至穿刺部位的体表位置处。在限位件352到达预设位置后，控制器继续控制第一驱动组件332驱动第一传动组件334带动移动平台3144移动，使穿刺针主体312从出针孔穿出对目标对象进行穿刺操作，直至移动平台3144移动至限位件352的位置处停止，穿刺针主体312从初始穿刺位置移动到该停止位置的距离既为目标穿刺深度。

在一个实施例中，上述第一驱动组件332和/或第二驱动组件3542为电动机，第一传动组件334和/或第二传动组件3544包括传动杆。第一传动组件334以及第二传动组件3544可以为带有螺纹的传动杆，移动块3144以及限位件352上均设置有螺孔，且螺孔分别与第一传动组件334和第二传动组件3544的螺纹相啮合。第一驱动组件332可以驱动第一传动组件334转动，从而带动穿刺针承载装置314移动，第二驱动组件3542可以驱动第二传动组件3544转动，从而带动限位件352移动。由于电动机驱动传动杆的位移控制精度较高，可以将穿刺针承载装置314和限位件352的移动精度提升至0.1mm，从而使穿刺针主体312的刺入深度更加准确，精度优于人眼估读穿刺针主体312上的标识，可以进一步提升穿刺过程的安全性。

图4为一个实施例中医学系统的结构示意图。如图4所示，在一个实施例中，一种医学系统500包括：成像设备520，用于获取目标对象的医学图像以确定目标穿刺位置；处理器540，用于根据目标穿刺位置计算目标穿刺深度；上述实施例中的穿刺设备560，用于根据目标穿刺深度对目标穿刺位置进行穿刺操作。

具体地，在医学系统500中，成像设备520用于对目标对象进行扫描成像以得到医学图像，成像设备520的种类和具体型号可以根据实际需求确定，成像设备520具体可以包括计算机断层扫描(computedtomography，简称ct)设备、x射线设备、磁共振(magneticresonance，简称mr)设备、正电子发射断层扫描(positronemissioncomputedtomography，简称pet)设备、超声成像设备以及多模态融合成像设备等。根据成像设备520获取的医学图像可以确定目标穿刺位置，目标穿刺位置一般可以为目标对象的病灶位置，目标穿刺位置可以由医生或操作人员手动选取，也可以由计算机等自动对医学图像中的各部位进行识别而确定。

处理器540与成像设备520通信连接，根据医学图像中的目标穿刺位置计算目标穿刺深度，可以理解的是，目标穿刺深度的计算方发可以根据医学图像的实际情况确定，例如，处理器540可以通过将以上述医学图像重建为三维图像，从而获取目标穿刺位置与进行穿刺体表位置的空间坐标，从而计算两个空间坐标之间的距离；处理器540还可以根据二维医学图像中目标穿刺位置和目标对象身体其他已知部位的相对位置和尺寸，从而计算出目标穿刺位置与体表的距离。

在一个实施例中，上述穿刺设备560的控制器根据目标穿刺深度控制限位装置限定预设区域后，控制穿刺针驱动装置驱动穿刺针装置移动。

具体地，处理器540与穿刺设备560通信连接，处理器540根据医学图像c计算得到目标穿刺深度后，将目标穿刺深度数据发送给穿刺设备560的控制器。穿刺设备560中的控制器可以根据目标穿刺深度计算出穿刺针装置从初始位置到预设位置的位移距离，从而可以先控制限位装置到预设位置，之后医生或操作人员再控制穿刺针装置移动以对目标对象进行穿刺操作，控制器控制穿刺针驱动装置继续驱动穿刺针装置向预设位置移动。由于在穿刺针装置到达预设位置之前，限位装置已经处于该预设位置，即为穿刺针装置的运动增加安全防护。即使穿刺针驱动装置在运动过程中发生故障，穿刺针装置也会被限位件阻挡，在预设位置处停止移动，不回引起穿刺针装置超出目标穿刺深度刺入更深的人体组织，提高了穿刺过程的安全性。

上述医学系统，根据目标对象的医学图像确定目标穿刺深度，并根据该目标穿刺深度以及当前所使用穿刺针的长度，自动控制穿刺针移动到初始穿刺位置，从而控制穿刺针的移动行程，防止穿刺针的穿刺深度过大对穿刺对象造成伤害，提高了穿刺设备的安全性，并减轻了操作人员的工作量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。