核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，包括机构本体，所述机构本体包括上旋转台、下旋转台以及连接上下旋转台的支撑柱，上下旋转台之间设置有升降丝杠、所述升降丝杠上设有针刺托台模块，所述针刺托台模块上设有可移动的针刺注射模块。本发明能够在核磁仪有限的空间内全程自动完成乳腺癌针刺手术，克服手术过程中成像效果不及时和轨迹规划难的弊端；能够大大地减少医生的劳动强度，降低该手术的难度，实现在有限的空间内提高乳腺针刺手术的精度，从而在临床中增加针刺手术的成功率。同时减弱放射性药物对医生的伤害；更能够极大程度地提高手术精度，手术的成功性和完善性，大大减轻乳腺癌病人术中和术后的生理心理痛苦。
【专利说明】核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械领域，属于机械与医学交叉的前沿学科，特别应用于乳腺实 体肿瘤的近距离粒子植入手术和MRI导航下的活体组织检测。
【背景技术】
[0002] 目前，国内乳腺癌外科治疗的主要方法是改进根治术。此类手术是将乳房和一些 腋下的淋巴腺切除，而不切除胸壁的肌肉。改良根治术虽然能够保留胸大肌，使胸肌外观接 近正常，但是由于保留胸大肌，锁骨下静脉周围脂肪淋巴组织显露不完全，清除受到限制， 难免损伤内、外侧胸神经，术后胸大肌萎缩发生率高，同时该治疗方法往往不能够彻底治 愈，引发的并发症较多，而且只适用于II、III期病例的肿瘤未累及胸肌筋膜，癌肿病灶位 于乳腺的内侧及中央的患者，对胸肌受侵或腋窝淋巴结转移较多者不宜采用该术式。目前 尚存的手术方式还不能同时满足手术成功与乳房美观。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种核磁图像导航下乳腺穿刺手术机 构，解决现有技术中乳腺癌外科手术病变部分的判断不准确、并发症较多的问题。
[0004] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0005] -种核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，包括机构本体，所述机构本体包括上旋 转台、下旋转台以及连接上下旋转台的支撑框架，上下旋转台之间设置有升降丝杠、所述升 降丝杠上设有针刺托台模块，所述针刺托台模块上设有可移动的针刺注射模块。
[0006] 所述上下旋转台包括上下两个盘状大圆环，环内圆边沿折起且与相对应型号的深 沟球轴承内圈过盈配合连接，轴承外圈可与外部支撑台过盈连接，以实现整个机构的顺逆 时针自由旋转。
[0007] 所述支撑框架为三根支撑柱均匀分布，连接上旋转台、下旋转台构成一个共同旋 转机构，上旋转台圆环内圆边沿处固定一胸罩样式四分之一球壳，用以支撑乳房侧面，防止 乳房受针刺推力倾斜。
[0008] 所述的共同旋转机构还包括与升降丝杠上下端固定的上下两个小转台，所述两大 圆环边缘的上下对应位置分别设有两个轴承孔，所述两个小转台与所述两个轴承孔通过深 沟球轴承连接。所述升降丝杠固定于两小转台之间，并能够带动所述针刺托台模块上下移 动。
[0009] 所述针刺托台模块包括与升降丝杠配合的托台螺母，固定在所述托台螺母上的进 针丝杠，以及与所述进针丝杠相配合的滑台螺母，所述滑台螺母上固定有针刺注射模块。所 述针刺注射模块可随着滑台螺母沿着所述针刺丝杠前后移动。
[0010] 所述针刺注射模块包括外壳，橡胶弹簧滑块，以及针芯。所述外壳内部开有圆形 孔，与所述橡胶弹簧滑块滑动配合，用以支撑所述橡胶弹簧滑块的水平姿态。所述橡胶弹簧 滑块的前端连接所述针芯，后端与丝的一端连接，丝的另一端绕在电机上，通过电机转动带 动弹簧压缩、释放，实现所述针芯推送药物粒子。
[0011] 本发明的有益效果为：与常规开刀手术相比，核磁共振图像对软组织具有高分辨 率，能够准确定位病灶所在位置，确保植入粒子的位置精度；本发明的核磁图像导航下乳腺 穿刺手术机构基于MRI导航的微创手术设备，能够在核磁仪有限的空间内全程自动完成乳 腺癌针刺手术，克服手术过程中成像效果不及时和轨迹规划难的弊端；能够大大地减少医 生的劳动强度，降低该手术的难度，实现在有限的空间内提高乳腺针刺手术的精度，从而在 临床中增加针刺手术的成功率。在强磁场环境中，实现对机构的实时控制，保证最优路径， 提高手术效率。同时减弱放射性药物对医生的伤害；更能够极大程度地提高手术精度，手术 的成功性和完善性，大大减轻乳腺癌病人术中和术后的生理心理痛苦。
[0012] 核磁共振成像（MRI)与传统的X射线、CT相比，能够避免对健康细胞的X射线辐 射，且有优良的软组织分辨力和精确的几何学特征，可以更加准确的探出病变区域，以确保 合理的轨迹优化，并且对病变部分的判断更加准确，以确保植入粒子的位置精度。丝传动的 驱动方式不仅具有高精度，传动线性性良好，扭矩可调等优点，还可以实现电机动力系统远 离核磁仪成像区域，从而减轻金属在核磁共振仪成像中产生伪影的影响。提高核磁共振仪 图像的清晰度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明手术机构主视图；
[0014] 图2为本发明手术机构右视图；
[0015] 图3为本发明手术机构轴测图；
[0016] 图4为本发明手术机构针刺托台模块与针刺注射模块；
[0017] 图5为本发明手术机构针刺注射模块；
[0018] 其中1.深沟球轴承（上）；2.上部小转台；3.升降丝杠；4.穿刺针；5.托台螺母； 6.下部小转台；7.上旋转台；8.支撑柱；9.四分之一球壳；10.深沟球轴承（下）；11.下 旋转台；12.外壳；13.进针丝杠；14.滑台螺母；15.升降导柱；16.橡胶弹簧；17.针芯。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作详细说明。
[0020] 如图1所示，本发明的核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，包括上旋转台7、下旋 转台11以及连接上下旋转台的支撑框架，上下旋转台之间设置有升降丝杠3、所述升降丝 杠3上设有针刺托台模块，所述针刺托台模块上设有可移动的针刺注射模块。
[0021] 上下旋转台包括上下两个盘状大圆环，环内圆边沿折起且与相对应型号的深沟球 轴承1，10内圈过盈配合连接，轴承外圈可与外部支撑台过盈连接，以实现整个机构的顺逆 时针自由旋转。
[0022] 支撑框架为三根支撑柱8均匀分布，连接上旋转台7、下旋转台11构成一个共同旋 转机构，上旋转台7圆环内圆边沿处固定一胸罩样式四分之一球壳9,用以支撑乳房侧面， 防止乳房受针刺推力倾斜。共同旋转机构还包括与升降丝杠3上下端固定的上下两个小转 台2,6,所述两大圆环边缘的上下对应位置分别设有两个轴承孔，所述两个小转台2,6与所 述两个轴承孔通过深沟球轴承1，10连接。所述升降丝杠3固定于两小转台之间，并能够带 动所述针刺托台模块上下移动。
[0023] 针刺托台模块包括与升降丝杠配合的托台螺母5,固定在所述托台螺母5上的进 针丝杠13,以及与所述进针丝杠13相配合的滑台螺母14,所述滑台螺母14上固定有针刺 注射模块。所述针刺注射模块可随着滑台螺母14沿着所述进针丝杠13前后移动。
[0024] 针刺注射模块包括外壳12,橡胶弹簧滑块16,以及针芯17。所述外壳12内部开 有圆形孔，与所述橡胶弹簧滑块16滑动配合，用以支撑所述橡胶弹簧滑块16的水平姿态。 所述橡胶弹簧滑块16的前端连接所述针芯17,后端与丝的一端连接，丝的另一端绕在电机 上，通过电机转动带动弹簧压缩、释放，实现所述针芯推送药物粒子。
[0025] 手术之前，病人俯卧在上部支撑框架上面，病灶所在的乳房置于四分之一球壳9 内，如图1，该图中穿刺针4将在手术中正对病患部位。在手术中，进针之前应该先进行进针 方向调整。从相应的手术图像导航系统中获取病患部位信息，并实时进行相应的机器人姿 态调整，调整分为两个方向，即坚直方向和水平方向的进针姿态调整。
[0026] 坚直方向的调整为所述针刺托台模块整体的上下平动，如图1和2所示，所述平 动自由度的调整主要依靠升降丝杠3完成，所述升降丝杠3两端分别通过轴承支撑于上下 部小转台2、6,在所述升降丝杠3的下端刻有绕丝槽，两根传动丝分别正反绕在所述绕丝槽 中，另一端由同一电机A提供拉力。这样通过远程电机带动丝，从而可以实现所述升降丝 杠3的正反转，正转时，托台螺母5会向上运动，这样整个针刺托台模块就会向上运动；反转 时，托台螺母5会向下运动，这样整个针刺托台模块也会随着向下运动，从而通过上升或下 降达到坚直方向姿态调整目的。
[0027] 水平方向的姿态调整包括两个自由度的调整，分别是机构整体在水平面内的转动 和托台螺母5的左右摆动，其中所述水平面内的转动自由度：如图1和3,两根传动丝一端 分别正反绕于下旋转台11外沿，另一端分别绕于同一电机B，电机B通过丝带动所述下旋转 台11转动，由支撑柱8带动上旋转台7同步转动，使穿刺针对准病灶。由于乳房内侧空间 过小，旋转台的旋转角度受到限制，会导致内侧部分成为工作盲区，故需要有一个左右摆动 的自由度。当病灶位于内侧"工作盲区"时，先通过所述水平面内的转动自由度进行调整， 使旋转台转至最内侧，再调整所述托台螺母5的左右摆动自由度：如图2和3,，两根传动丝 的一端分别正反绕在下部小转台6的外沿，另一端分别绕于同一电机C上，电机C通过丝带 动所述下小转台6转动，由升降导柱15带动上部小转台2进行同步旋转，此时所述针刺托 台模块和所述针刺注射模块也将随之左右摆动。通过所述水平面内的转动和所述托台螺母 5的左右摆动达到水平方向上姿态调整的目的。
[0028] 在姿态调整完毕后，进行针刺进针。所述针刺进针运动：如图3和4所示，两根传 动丝一端分别正反绕于进针丝杠13的尾部绕线槽中，另一端分别绕于同一电机D，电机D通 过丝带动进针丝杠13转动，进针丝杠13通过丝杠螺母配合驱动滑台螺母14前后运动，与 滑台螺母14相连的针刺注射模块也将实现前进或后退，从而实现对乳房病变部位的进针 和退针。
[0029] 最后，针刺注射系统进行药物粒子的注射。如图4和5,其中图5是针刺注射系统 的左视图和剖面图。橡胶弹簧16前端与针芯17固定连接，后端连接传动丝的一端，丝的另 一端绕在电机E上，当整个所述针刺注射系统随滑台螺母14的进针运动刺入乳房病变部位 后，电机E通过丝带动弹簧压缩、释放，实现针芯推送药物粒子进入病变部位。
【权利要求】
1. 一种核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，包括机构本体，其特征在于，所述机构本体 包括上旋转台、下旋转台以及连接上下旋转台的支撑框架，上下旋转台之间设置有升降丝 杠、所述升降丝杠上设有针刺托台模块，所述针刺托台模块上设有可移动的针刺注射模块。
2. 根据权利要求1所述核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，其特征在于，所述上下旋 转台包括上下两个盘状大圆环，环内圆边沿折起且与相对应型号的深沟球轴承内圈过盈配 合连接，轴承外圈可与外部支撑台过盈连接，以实现整个机构的顺逆时针自由旋转。
3. 根据权利要求1所述核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，其特征在于，所述支撑框 架为三根支撑柱均匀分布，连接上旋转台、下旋转台构成一个共同旋转机构，上旋转台圆环 内圆边沿处固定一胸罩样式四分之一球壳。
4. 根据权利要求3所述核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，其特征在于，所述的共同 旋转机构还包括与升降丝杠上下端固定的上下两个小转台，所述两大圆环边缘的上下对应 位置分别设有两个轴承孔，所述两个小转台与所述两个轴承孔通过深沟球轴承连接，所述 升降丝杠固定于两小转台之间，并能够带动所述针刺托台模块上下移动。
5. 根据权利要求1所述核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，其特征在于，所述针刺托 台模块包括与升降丝杠配合的托台螺母，固定在所述托台螺母上的进针丝杠，以及与所述 进针丝杠相配合的滑台螺母，所述滑台螺母上固定有针刺注射模块，所述针刺注射模块可 随着滑台螺母沿着所述针刺丝杠前后移动。
6. 根据权利要求1所述核磁图像导航下乳腺穿刺手术机构，其特征在于，所述针刺注 射模块包括外壳，橡胶弹簧滑块以及针芯，所述外壳内部开有圆形孔，与所述橡胶弹簧滑块 滑动配合，用以支撑所述橡胶弹簧滑块的水平姿态，所述橡胶弹簧滑块的前端连接所述针 芯，后端与丝的一端连接，丝的另一端绕在电机上，通过电机转动带动弹簧压缩、释放，实现 所述针芯推送药物粒子。
【文档编号】A61B19/00GK104147689SQ201410378768
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】姜杉, 娄金龙, 毛含舟, 王雪玲 申请人:天津大学