本发明涉及医疗器械技术领域，具体地，涉及一种坐标和姿态可控制的ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置。
背景技术：
目前，临床上肺部病变的诊断手段有气管镜、胸腔镜，及经皮肺穿刺活检，但支气管镜检查只对中央型病变有较高的诊断价值，胸腔镜下的活检诊断准确率较高，但操作创伤相对较大，并发症发生率较高，有一定局限性。但是目前经皮肺穿刺术的临床应用远不如纤维支气管镜检广泛，主要有下述原因：
1、传统认为肺穿刺术属有创检查，患者及家属接受度差。
2、有可能产生的气胸、出血并发症。
3、操作相对困难，需要有经验的呼吸科或放射科医生操作，失败率较高。
4、缺少方便、精确的辅助定位装置。
传统的穿刺方法穿刺针在穿刺入肺内后需要ct定位时，无法固定，导致穿刺针会随着患者的呼吸而摆动，并且进针角度容易变化，从而可能会因穿刺针位移导致穿刺失败甚至引发出血、气胸等并发症。
经检索，夏海豹等在《中国数字医学》发表了《ct引导下肺穿刺定位装置研制》的论文，描述了一种可以在两个自由度的穿刺定位装置，但是穿刺针的定位是5个自由度的复杂空间定位，因此该装置不能进行空间坐标位置的调节，也没有直接的参数可以迅速、准确地确定进针方向和病灶位置。
申请号为cn201521064681.4的实用新型发明专利，发明了一种立式移动穿刺机器人，该机器人采用轮式移动方式，尺寸很大，不能随ct床移动进入ct断层扫描机进行在线检测，同时也未描述如何结合ct进行引导实现。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置，简单方便，姿态调整和坐标调整独立进行，且可进入ct机进行图像扫描，既能降低成本，又能提高经皮肺穿刺的定位精度。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置，包括：底座模块、x轴水平移动模块、y轴水平移动模块、z轴垂直升降模块、α轴姿态调整模块和β轴姿态调整模块，其中：
所述x轴水平移动模块固定在底座模块上，所述y轴水平移动模块安装在x轴水平移动模块上，所述z轴垂直升降模块安装在y轴水平移动模块上，所述α轴姿态调整模块与z轴垂直升降模块相连，所述β轴姿态调整模块和α轴姿态调整模块相连。
优选地，所述底座模块，包括：左边卡爪、中间卡爪、右边卡爪、连接板、基准板、水平调整板和调整螺丝；其中：
所述左边卡爪、中间卡爪和右边卡爪的一侧面通过连接板依次固定连接，所述左边卡爪、中间卡爪和右边卡爪的上端分别与基准板连接，所述水平调整板设置于基准板上，并通过调整螺丝调节水平调整板的水平度；所述左边卡爪、中间卡爪和右边卡爪的下端分别设有凹口。
优选地，所述x轴水平移动模块，包括：x轴调节螺母、x轴丝杆和x轴框架；其中：
所述x轴框架的底面与底座模块相连，所述x轴调节螺母与x轴丝杆相连，所述y轴水平移动模块连接于x轴丝杆上；所述x轴调节螺母旋转，带动x轴丝杆转动，从而带动y轴水平移动模块沿x轴水平移动；所述x轴框架具有x轴运动导向作用。
优选地，所述y轴水平移动模块，包括：y轴框架、y轴调节螺母和y轴丝杆；其中：
所述y轴框架的下表面与x轴水平移动模块相连，所述y轴调节螺母与y轴丝杆的一端相连，所述z轴垂直升降模块连接于y轴丝杆上；所述y轴调节螺母旋转，带动y轴丝杆转动，从而带动z轴垂直升降模块沿y轴水平移动，所述y轴框架具有y轴运动导向作用。
优选地，所述z轴垂直升降模块，包括：z轴框架、z轴调节螺母、z轴丝杆和z轴滑块；其中：
所述z轴框架的下端与y轴水平移动模块相连，所述z轴调节螺母与z轴丝杆的一端相连，所述z轴滑块的下端与z轴丝杆相连；所述z轴调节螺母旋转，带动z轴丝杆转动，从而带动z轴滑块沿z轴垂直移动，所述z轴框架具有z轴运动导向作用。
优选地，所述α轴姿态调整模块，包括：α旋转轴和α轴框架；其中：
所述α旋转轴安装在z轴垂直升降模块上，所述α轴框架和α旋转轴相连；所述α轴框架通过α旋转轴相对于z轴垂直升降模块旋转。
优选地，所述β轴姿态调整模块，包括：β旋转轴和β轴框架；其中：
所述β旋转轴安装在α轴姿态调整模块的α轴框架的两个侧面，所述β轴框架通过β旋转轴与α轴框架相连；所述β轴框架通过β旋转轴相对于α轴框架旋转；β轴框架的旋转轴线和α轴框架的旋转轴线相互垂直且相交于一p点，所述p点位于β轴框架的中间部位。
优选地，还包括如下任意一个或任意多个部件：
-穿刺针，所述穿刺针从p点穿过；
-ct引导经皮穿刺模块，包括三点共线调整单元，所述三点共线调整单元根据ct图像调整p点位置和/或调整穿刺针的姿态，使得穿刺针所在的空间直线通过穿刺入口位置q点和穿刺病灶中心o点，即p点、q点、o点三点共线。
优选地，所述ct图像包括如下信息：
-穿刺病灶中心o点的空间坐标信息；
-穿刺针相对于穿刺病灶中心o点的空间位置和姿态信息。
优选地，还包括如下任意一项或任意多项特征：
所述x轴水平移动模块的移动范围为0～210mm；
所述y轴水平移动模块的移动范围为0～220mm；
所述z轴垂直升降模块的移动范围为0～50mm；
所述α轴姿态调整模块的移动范围为0～±90度；
所述β轴姿态调整模块的移动范围为0～±30度；
所述ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置的外形尺寸(x，y，z)最大为(340mm，285mm，360mm)；
所述α轴姿态调整模块、β轴姿态调整模块、x轴水平移动模块、y轴水平移动模块以及z轴垂直升降模块均采用非金属材料。
本发明提供的ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置，共有5个自由度，从下到上分别为：x轴水平自由度、y轴水平自由度、z轴垂直自由度、α轴姿态调整自由度和β轴旋转自由度；其中：
所述y轴水平移动模块在x轴调节螺母的驱动下沿x轴方向运动，从而实现x轴水平自由度；
所述z轴垂直升降模块在y轴调节螺母的驱动下沿y轴方向运动，从而实现y轴水平自由度；
所述z轴模块在z轴调节螺母的驱动下沿z轴方向运动，从而实现z轴垂直自由度；
所述α轴姿态调整模块绕α旋转轴手动旋转，实现α轴姿态调整自由度；
所述β轴姿态调整模块绕β旋转轴手动旋转，实现β轴姿态调整自由度；
穿刺针从α轴框架和β轴框架的中间穿过，调整α轴和β轴的姿态调整自由度，进而调整穿刺针的姿态角度。
本发明提供的ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置，其工作原理为：
ct引导经皮肺穿刺系统通常包括：ct床、ct断层扫描机、ct引导计算机、操作台。工作状态下，底座模块安装在ct床的一侧。病人俯卧在ct床上，病人的背部在ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置的下面。ct断层扫描机可获得病人穿刺病灶中心o点的空间坐标，也可获得穿刺针相对于穿刺病灶中心o点的空间位置和姿态(ct图像)，并发送至ct引导经皮穿刺模块。操作台分别和ct断层扫描机、ct引导计算机相连，ct引导计算机上安装有ct引导经皮穿刺模块。ct引导经皮穿刺模块中的三点共线调整单元可以精确给显示病人穿刺病灶中心o点的坐标，以及穿刺针所在的直线和病灶的相对位置和需要的空间姿态。如果ct引导经皮穿刺模块发现穿刺针所在的直线不经过穿刺病灶中心o点，则由三点共线调整单元给出α轴姿态调整模块、β轴姿态调整模块、x轴水平移动模块、y轴水平移动模块、z轴垂直升降模块5个模块应该调整的α、β角度，x、y、z坐标。即，所述ct引导经皮穿刺模块根据ct图像不但能调整穿刺针的姿态，也可调整p点位置。
本发明提供的ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置，穿刺针的定位调整过程如下：
首先把穿刺针穿过β轴框架的中间的p点，固定；然后把该装置和病人一起推入ct机成像。ct引导经皮穿刺模块根据ct成像的结果，确定p点的位置。然后通过调整x轴调节螺母、y轴调节螺母、z轴调节螺母，使p点调整到需要的位置。再根据ct成像的结果确定的肿瘤位置，通过调整“α轴姿态调整模块和β轴姿态调整模块”，使得穿刺针指向肿瘤的位置，于是穿刺针指向的皮肤的位置就是皮肤的穿刺入口位置q点。最后，可以反复将该装置和病人一起送入ct机成像，来进行精确的调整。
本发明提供一种ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置，采用依次相连的底座模块、x轴水平移动模块、y轴水平移动模块、z轴垂直升降模块、α轴姿态调整模块和β轴姿态调整模块，穿刺针从α、β轴的轴心穿过，当调整α、β轴的旋转角度时，轴心的坐标保持不变；通过调整x轴水平移动模块、y轴水平移动模块、z轴垂直升降模块，可调整α、β轴轴心的坐标。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明方便了经皮肺穿刺手术过程中的穿刺针的空间辅助定位，该辅助装置可进入ct机下进行病人肺部图像扫描，精确的调整功能大大提高了穿刺手术的准确率和成功率，对于其它类似的穿刺手术也具有广阔的应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的整体结构示意图；
图中：
1为左边卡爪，2为中间卡爪，3为右边卡爪，4为连接板，5为基准板，6为水平调整板，7为调整螺丝，8为x轴调节螺母，9为x轴丝杆，10为x轴框架，11为y轴调节螺母，12为y轴框架，13为y轴丝杆，14为z轴框架，15为z轴丝杆，16为z轴调节螺母，17为z轴滑块，18为α轴框架，19为α旋转轴，20为β轴框架，21为β旋转轴，22为穿刺针，23为ct床，24为病灶，25为背部入针点，26为ct断层扫描机，27为ct引导计算机，28为操作台，29为ct引导经皮穿刺模块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
如图1所示，本实施例提供了一种ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置，包括：底座模块、x轴水平移动模块、y轴水平移动模块、z轴垂直升降模块、α轴姿态调整模块和β轴姿态调整模块。其中：
x轴水平移动模块固定在底座模块上，y轴水平移动模块安装在x轴水平移动模块上，z轴垂直升降模块安装在y轴水平移动模块上，α轴姿态调整模块与z轴垂直升降模块相连，β轴姿态调整模块和α轴姿态调整模块相连。
所述底座模块作为基准平台，下面有左边卡爪1、中间卡爪2、右边卡爪3，通过卡爪下面的凹口安装固定到ct床边上，三个卡爪的中间(一侧面)通过连接板4依次固定在一起。三个卡爪的上表面通过基准板5连接在一起。基准板5上有一块水平调整板6，通过调整螺丝7可调整水平调整板6的水平度。
本实施例提供的上述装置，从x轴水平移动模块到β轴姿态调整模块，共有5个自由度，从下到上分别是：x轴的水平自由度、y轴的水平自由度、z轴的垂直自由度、α轴的姿态调整自由度和β轴的姿态调整自由度。具体为：
所述y轴水平移动模块在x轴调节螺母8的驱动下沿x轴方向运动，从而实现x轴的水平自由度；z轴垂直移动模块在y轴调节螺母11的驱动下沿y轴方向运动，从而实现y轴的水平自由度；z轴模块在z轴调节螺母16的驱动下沿z轴方向运动，从而实现z轴的垂直自由度；α轴姿态调整模块可绕α旋转轴19手动旋转，实现α轴的姿态调整自由度；β轴姿态调整模块可绕β旋转轴21手动旋转，实现β轴的姿态调整自由度。穿刺针22从α轴框架18、β轴框架20的中间穿过，调整α、β轴的自由度，可调整穿刺针22的姿态角度。
优选地，所述的底座模块，包括：左边卡爪1、中间卡爪2、右边卡爪3、连接板4、基准板5、水平调整板6和调整螺丝7；其中：
所述左边卡爪1、中间卡爪2和右边卡爪3的下表面设有凹口，用于安装固定到ct床边，三个卡爪的中间(一侧面)通过连接板4依次固定在一起。三个卡爪的上表面通过基准板5连接在一起。基准板5上有一块水平调整板6，通过四个调整螺丝7可调节水平调整板6的水平度。
优选地，所述的x轴水平移动模块，包括：x轴调节螺母8、x轴丝杆9、x轴框架10；其中：
所述x轴框架10的底面与底座模块的水平调整板6上表面相连，x轴调节螺母7与x轴丝杆9相连，y轴水平移动模块的y轴框架12的下面(下端)与x轴丝杆9相连。x轴调节螺母8旋转，可带动x轴丝杆9转动，从而带动y轴水平移动模块沿x轴水平移动。x轴框架10对x轴的运动还起导向的作用。
优选地，所述的y轴水平移动模块，包括：y轴框架12、y轴调节螺母11、y轴丝杆13；其中：
所述y轴框架12与x轴水平移动模块的x轴丝杆9相连，y轴调节螺母11与y轴丝杆13的一端相连，z轴垂直升降模块的z轴框架14的下面与y轴丝杆13的中间相连。y轴框架12对y轴的运动还起导向的作用。
优选地，所述的z轴垂直升降模块，包括：z轴框架14、z轴调节螺母16、z轴丝杆15、z轴滑块17；其中：
所述z轴框架14与y轴水平移动模块的y轴丝杆13相连，z轴调节螺母16与z轴丝杆15的一端相连，z轴滑块17的下端与z轴丝杆15的中间相连。z轴框架14还对z轴的垂直运动起导向的作用。
优选地，所述的α轴姿态调整模块，包括：α旋转轴19、α轴框架18；其中：
所述的α旋转轴19安装在z轴垂直升降模块的z轴滑块17的上端，α轴框架18和α旋转轴19相连。α轴框架18通过α旋转轴19可相对于z轴滑块17旋转。
优选地，所述的β轴姿态调整模块，包括：β旋转轴21、β轴框架20；其中：
所述的β旋转轴21安装在α轴姿态调整模块的α轴框架18的两个侧面，β轴框架20通过β旋转轴21与α轴框架18相连。β轴框架20通过β旋转轴21相对于α轴框架18旋转。β轴框架20的旋转轴线和α轴框架18的旋转轴线相互垂直且相交于一p点，所述p点位于β轴框架20的中间部位。穿刺针22从该p点穿过。
优选地，还包括如下任意一个或任意多个部件：
-穿刺针，所述穿刺针从p点穿过；
-ct引导经皮穿刺模块，包括三点共线调整单元，所述三点共线调整单元根据ct图像调整p点位置和/或调整穿刺针的姿态，使得穿刺针所在的空间直线通过穿刺入口位置q点和穿刺病灶中心o点，即p点、q点、o点三点共线。
优选地，所述ct图像包括如下信息：
-穿刺病灶中心o点的空间坐标信息；
-穿刺针相对于病灶中心o点的空间位置和姿态信息。
优选地，所述的x轴水平移动模块的移动范围为0～210mm、y轴水平移动模块的移动范围为0～220mm、z轴垂直升降模块的移动范围为0～50mm、α轴姿态调整模块的移动范围为0～±90度、β轴姿态调整模块的移动范围为0～±30度。
该ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置外形尺寸最大为：
x：340mm，y：285mm，z：360mm。
该尺寸即可保证最大的工作空间，又可方便地随ct床进入ct断层扫描机。
优选地，α轴姿态调整模块、β轴姿态调整模块、x轴水平移动模块、y轴水平移动模块、z轴垂直升降模块5个模块均没有采用金属材料，采用的材料为尼龙或树脂等非金属材料。保证了该辅助定位装置在进入ct断层扫描机时，不会对成像造成任何影响。
所述的三点共线调整单元，当进行经皮肺穿刺病灶取样时，首先需要通过调整α轴姿态调整模块与β轴姿态调整模块来调整穿刺针的姿态，即α轴姿态、β轴姿态，使得穿刺针所在的直线与“穿刺病灶中心o点和穿刺入口位置q点所在的直线”平行；然后，通过调节x轴水平移动模块、y轴水平移动模块和z轴垂直升降模块，进一步确定穿刺针的末端在人体背部的入针点，即需要确定穿刺针末端的坐标x、y、z。最后，通过ct引导经皮穿刺模块进行检测观察，保证α轴与β轴的交点p，穿刺针末端的坐标(x，y，z)，肺内穿刺病灶中心o点坐标，三点在一条直线上，即完成穿刺针的定位。如果ct引导经皮穿刺模块发现有偏差，可通过上述步骤继续完成调整过程。
穿刺针22的定位调整过程如下：
首先把穿刺针22穿过β轴框架20的中间的p点，固定；然后把该装置和病人一起推入ct机成像。ct引导经皮穿刺模块根据成像的结果，确定p点的位置。然后通过调整x轴调节螺母8、y轴调节螺母11、z轴调节螺母16，使p点调整到需要的位置。再根据ct图像确定的肿瘤位置，通过调整“α轴姿态调整模块和β轴姿态调整模块”，使得穿刺针22指向肿瘤的位置，于是穿刺针22指向的皮肤的位置就是皮肤的穿刺入口位置q点。最后，可以反复将该装置和病人一起送入ct机成像，来进行精确的调整。
本实施例提供的ct引导经皮肺穿刺空间辅助定位装置：
方便了经皮肺穿刺手术过程中的穿刺针的空间辅助定位，该辅助装置可进入ct机下进行病人肺部图像扫描，精确的调整功能大大提高了穿刺手术的准确率和成功率，对于其它类似的穿刺手术也具有广阔的应用前景。
不但能调整穿刺针的坐标，也可独立地调整穿刺针的姿态。本发明方便了经皮肺穿刺手术过程中的穿刺针的空间辅助定位，该辅助装置也可进入ct下进行图像扫描，从而降低了肺穿刺术的技术难度，提高了手术的成功率和结果的准确性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。