内层夹具组件及其制作方法和超声探头定位夹具与流程

本发明涉及手术辅助设备技术领域，特别涉及一种内层夹具组件及其制作方法和超声探头定位夹具。

背景技术：

内放疗技术是将具有放射性的粒子植入至人体肿瘤内部，在近距离杀伤癌症细胞的技术。传统内放疗技术是由穿刺医师在x射线照射下，手持穿刺针由标定位点进行穿刺后，使用植入枪将放射性粒子通过穿刺针通路推送入至肿瘤内部。由于手术室内部的放射性环境，操作过程中将会对穿刺医师产生长时间的辐射伤害，因此使用医疗粒子植入穿刺机器人进行自动化操作取代人工操作已经成为了当前内放疗技术的研究趋势。

在使用粒子植入穿刺机器人操作的过程中，借由粒子植入穿刺机器人前端的超声探头成像设备对手术目标区域进行扫描并将超声信号实时传输至远程操作段端，由集成算法软件进行建模及影像输出，这一过程为自动化决策的关键步骤。

超声探头在实际使用中需要用相应的夹具固定以保证成像的准确度，但是由于大部分超声探头的外壁呈曲面形状，导致超声探头在被夹具夹持使用过程中极易产生松动甚至会出现从夹具上脱落的情况，极大的影响粒子植入穿刺机器人执行植入放射性粒子的操作和植入精度。

此外，由于上述夹具通常是以整体结构安装在粒子植入穿刺机器人的前端，且该夹具仅能够适用一种规格的超声探头，兼容性和一致性差。当需要更换不同规格的超声探头时，就需要从粒子植入穿刺机器人的前端将夹具整体拆除并更换新的夹具，再重新安装在粒子植入穿刺机器人上，这一过程不仅耗费时间，同时会对粒子植入穿刺机器人本身的结构和精度产生巨大的影响，同样的会影响放射性粒子的植入精度。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种内层夹具组件及其制作方法和超声探头定位夹具，能够保证超声探头在使用过程中的稳固性，同时，还方便操作人员对不同规格的超声探头的更换。

根据本发明第一方面实施例的内层夹具组件，包括：内层夹具，所述包括两个相对设置的内夹持件，两个所述内夹持件可相互扣合形成供超声探头放置的夹持腔，所述夹持腔的内形轮廓与所述超声探头的外形轮廓相适配。

根据本发明第一方面实施例的内层夹具组件，至少具有如下有益效果：

本内层夹具组件中的两个内夹持件扣合时，超声探头恰被夹持在两个内夹持件之间，得益于两个内夹持件扣合形成的夹持腔的内形轮廓与超声探头的外形轮廓相适配，使得超声探头能够与夹持腔的内壁无缝贴合，最大程度的避免在粒子植入穿刺机器人进行手术过程中超声探头因受力不均而导致的晃动、松动等不稳固的问题，确保手术操作的安全性以及放射性粒子植入的精准性。

根据本发明第二方面实施例的内层夹具组件的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、准备拟使用的超声探头；

步骤二、对所述超声探头的外形轮廓进行3d立体扫描，并且通过建模软件读取超声探头外形轮廓的三维数据信息；

步骤三、对得到超声探头外形轮廓的三维数据信息进行处理解析，建立超声探头外形轮廓的三维模型；

步骤四、利用所述三维模型的相关测绘正向设计出内夹持件的内表面轮廓；

步骤五、通过3d打印成型出两个上述的内夹持件；

步骤六、对所述内夹持件的表面进行打磨修整处理，得到由两个内夹持件扣合形成的内层夹具。

根据本发明第二方面实施例的内层夹具组件的制作方法，至少具有如下有益效果：

该制作方法所制作出的内层夹具可以保证两个内夹持件所形成的夹持腔的内形轮廓与拟使用的超声探头的外形轮廓高度吻合和适配，超声探头的外表面能够与夹持腔的表面完全贴合，即超声探头完全嵌装在夹持腔中，不会出现松动、滑动，外层夹具与内层夹具配合装配后，形成一体结构的外层夹具与内层夹具即可安装固定在粒子植入穿刺机器人上，由于超声探头完全嵌装在夹持腔中，使得粒子植入穿刺机器人在进行手术以及超声探头在扫描成像的过程中超声探头不会发生角度、位置的改变，进而保证了超声探头所扫描出的医学影像的精准性和可靠性，提高放射性粒子植入的精确性。

根据本发明第三方面实施例的超声探头定位夹具，包括：根据本发明第一方面实施例的内层夹具组件；外层夹具，可拆卸地夹持所述内层夹具的两端，具有可固定在粒子植入穿刺机器人上的固定部。

根据本发明第三方面实施例的超声探头定位夹具，至少具有如下有益效果：

本定位夹具通过设置两层夹具，即内层夹具和外层夹具，可以有效保证超声探头在使用过程中的稳固性，利用外层夹具夹持住内层夹具，并通过外层夹具上的固定部将内层夹具和外层夹具同时固定在粒子植入穿刺机器人上，完成超声探头的固定装配，得益于两个内夹持件扣合形成的夹持腔的内形轮廓与超声探头的外形轮廓相适配，使得超声探头能够与夹持腔的内壁无缝贴合，最大程度的避免在粒子植入穿刺机器人进行手术过程中超声探头因受力不均而导致的晃动、松动等不稳固的问题，确保手术操作的安全性以及放射性粒子植入的精准性；同时，通过内层夹具设计，操作或制作人员可以将不同规格的超声探头预先放置在适配的内层夹具的夹持腔中，当需要更换超声探头时，仅需更换夹持在外层夹具上的内层夹具，在不更换外层夹具的基础上，相比传统的更换整个夹具而言，上述操作不仅节约了更换夹具的时间，同时最大程度的规避了更换超声探头带来的对手术精度的影响。

根据本发明的一些实施例，所述外层夹具包括两个相对设置的外夹持件，所述内层夹具夹持在两个所述外夹持件之间，两个所述外夹持件通过调节件可拆卸连接，所述固定部设置在所述外夹持件上。

根据本发明的一些实施例，所述内夹持件外壁上设有定位凸台，所述外夹持件的内壁上设有与所述定位凸台配合的定位凹槽。

根据本发明的一些实施例，所述调节件为调节螺钉或调节螺栓。

根据本发明的一些实施例，所述调节件上具有旋拧盖。

根据本发明的一些实施例，所述内夹持件的侧壁呈平面状，所述外夹持件的内侧壁具有与所述内夹持件的侧壁相贴合的配合切面。

根据本发明的一些实施例，所述固定部为开设在所述外夹持件外壁上的长条槽。

根据本发明的一些实施例，所述外夹持件上开设有多个安装孔，所述安装孔用于安装传感器。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构分解图；

图3为本发明实施例中内层夹具与超声探头的配合结构示意图；

图4为图3的结构分解图；

图5为本发明实施例中内夹持件与外夹持件的配合结构示意图。

其中：内层夹具100、内夹持件110、定位凸台111、外层夹具200、外夹持件210、定位凹槽211、配合切面212、安装孔213、调节件300、固定部400、旋拧盖500、传感器600、夹持腔700、超声探头800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图4和图5，本发明公开了一种内层夹具组件，包括内层夹具100。其中，内层夹具100包括两个相对设置的内夹持件110，两个内夹持件110可相互扣合形成供超声探头800放置的夹持腔700，夹持腔700的内形轮廓与超声探头800的外形轮廓相适配，以使超声探头800的外壁与夹持腔700内壁完全贴合，避免在粒子植入穿刺机器人进行手术过程中超声探头800晃动、松动甚至脱落。

此外，需要理解的是，当两个内夹持件110相互扣合时，二者形成的夹持腔700并不是完全密封体，夹持腔700的前后端均具有开口，超声探头800的前部扫描端和尾端恰与夹持腔700的前后形状相适配，完成对夹持腔700的前后开口封闭的同时，保证超声探头800的前部扫描端顺利扫描病灶图像。

且当超声探头800被夹持在两个内夹持件110之间后，两个内夹持件110可以通过螺钉可拆卸连接，以使得两个内夹持件110以及二者之间的超声探头800成为整体件，即整体结构的内层夹具组件，同时，可两个内夹持件110的外壁设计成平面结构，使得夹子等夹持工具可以稳定地将整体的内层夹具组件夹持住，以使超声探头800稳定地被夹持在粒子植入穿刺机器人上，消除超声探头800松动、滑落等影响手术正常进行的安全隐患。

另外，本发明还公开了一种上述内层夹具组件的制作方法，该制作方法包括以下步骤：步骤一、准备拟使用的超声探头800；步骤二、对超声探头800的外形轮廓进行3d立体扫描，并且通过建模软件读取超声探头800外形轮廓的三维数据信息；步骤三、对得到超声探头800外形轮廓的三维数据信息进行处理解析，建立超声探头800外形轮廓的三维模型；步骤四、利用三维模型的相关测绘正向设计出内夹持件110的内表面轮廓；步骤五、通过3d打印成型出两个上述的内夹持件110；步骤六、对内夹持件110的表面进行打磨修整处理，得到由两个内夹持件110扣合形成的内层夹具100。

上述使用到的建模软件为pro/engineer，需要理解的是，通过上述制作方法所制作出的内层夹具100可以保证两个内夹持件110所形成的夹持腔700的内形轮廓与拟使用的超声探头800的外形轮廓高度吻合和适配，超声探头800的外表面能够与夹持腔700的表面完全贴合，即超声探头800完全嵌装在夹持腔700中，不会出现松动、滑动，外层夹具200与内层夹具100配合装配后，形成一体结构的外层夹具200与内层夹具100即可安装固定在粒子植入穿刺机器人上，由于超声探头800完全嵌装在夹持腔700中，使得粒子植入穿刺机器人在进行手术以及超声探头800在扫描成像的过程中超声探头800不会发生角度、位置的改变，进而保证了超声探头800所扫描出的医学影像的精准性和可靠性，提高放射性粒子植入的精确性。

再参见图1、图2、图3、图4和图5，本发明还公开了一种超声探头定位夹具，包括上述的内层夹具组件和外层夹具200。其中，外层夹具200可拆卸地夹持内层夹具100的两端，外层夹具200具有可固定在粒子植入穿刺机器人上的固定部400，即整个定位夹具通过外层夹具200上的固定部400固定在粒子植入穿刺机器人上。

不难理解的是，本定位夹具通过设置两层夹具，即内层夹具100和外层夹具200，可以有效保证超声探头800在使用过程中的稳固性。

利用外层夹具200夹持住内层夹具100，并通过外层夹具200上的固定部400将内层夹具100和外层夹具200同时固定在粒子植入穿刺机器人上，完成超声探头800的固定装配，得益于两个内夹持件110扣合形成的夹持腔700的内形轮廓与超声探头800的外形轮廓相适配，使得超声探头800能够与夹持腔700的内壁无缝贴合，最大程度的避免在粒子植入穿刺机器人进行手术过程中超声探头800因受力不均而导致的晃动、松动等不稳固的问题，确保手术操作的安全性以及放射性粒子植入的精准性。

此外，需要理解的是，因成像设备上的超声探头有多种规格和多种类型，超声探头的几何形状就包括矩形、柱形、弧形、圆形、环形、喇叭形等多种形状，而用于实体肿瘤粒子植入穿刺机器人上的超声探头多呈不规则弧形状，且由于不同厂商的设计路线和设计概念不同，因此不同厂商的超声探头的形状、大小、弧度等相互外形参数均有较大的差别。

显然，本定位夹具通过内层夹具100设计，制作厂商可以根据不同规格的超声探头制作具有与超声探头外形轮廓相适配的内壁轮廓的内夹持件110，即制作厂商可以制作多种规格的内夹持件110，每两个内夹持件110相互扣合即形成与对应超声探头的外形轮廓相适配的夹持腔700，即不同规格的超声探头由与其适配的内层夹具100夹持。而不同规格的内层夹具100的外壁轮廓均相同，即所有内夹持件110的外壁轮廓相同，保证外层夹具200对内层夹具100夹持的一致性。

因而，操作或制作人员可以将不同规格的超声探头800预先放置在适配的内层夹具100的夹持腔700中，当需要更换超声探头800时，仅需更换夹持在外层夹具200上的内层夹具100，在不更换外层夹具200的基础上，相比传统的更换整个夹具而言，上述操作不仅节约了更换夹具的时间，同时最大程度的规避了更换超声探头800带来的对手术精度的影响。

在本发明的一些实施例中，再参见图1和图2，外层夹具200包括两个相对设置的外夹持件210，内层夹具100夹持在两个外夹持件210之间，两个外夹持件210通过调节件300可拆卸连接，固定部400设置在外夹持件210上。

具体的，调节件300为调节螺钉或调节螺栓，可以理解的是，在本实施例中，两个外夹持件210结构相同，每个外夹持件210上均设有供调节螺钉或调节螺栓配合的螺纹孔，两个外夹持件210大致呈圆饼形，当两个外夹持件210分别对应夹持在两个内夹持件110上，两个外夹持件210的外壁恰好贴合，且二者上的螺纹孔处于同一直线上，此时即可通过调节螺钉或调节螺栓与螺纹孔配合的方式将两个外夹持件210紧固连接，完成对内层夹具100以及内层夹具100内的超声探头800的进一步固定，方便操作人员拆卸外夹持件210。此外，在本实施例中，为了方便操作人员旋拧调节件300以快速拆卸外夹持件210，调节件300上具有旋拧盖500，旋拧盖500的周壁上设有多个用于增大接触摩擦的凸棱条，方便操作人员旋拧调节件300。

此外，在本实施例中，再参见图1，为了方便将整个夹具固定在粒子植入穿刺机器人上，固定部400为开设在外夹持件210外壁上的长条槽。需要理解的是，粒子植入穿刺机器人的前端上设有与长条槽配合的滑轨支架，仅需使外夹持件210外壁上的长条槽与滑轨支架相互配合即可实现将整个定位夹具固定在粒子植入穿刺机器人，当需要更换超声探头800时，即可拆下一个外夹持件210，将原有内层夹具更换为夹持有预使用的超声探头800的内层夹具100，再将拆下外夹持件210通过调节件300固定在另一外夹持件210上，通过上述操作即可便捷的完成对超声探头800的更换，不会对粒子植入穿刺机器人的整体结构以及整个夹具在粒子植入穿刺机器人上的位置造成影响，保证超声探头安装位置的一致性，进而保证粒子植入穿刺机器人进行手术的安全性和粒子植入的精准性。

在本发明的一些实施例中，再参见图2，内夹持件110外壁上设有定位凸台111，外夹持件210的内壁上设有与定位凸台111配合的定位凹槽211，在本实施例中，内夹持件110和外夹持件210均为轴对称图形，定位凸台111和定位凹槽211分别设置在内夹持件110和外夹持件210的中心位置处，定位凸台111和定位凹槽211的配合设计即方便了内夹持件110和外夹持件210的精准配合和定位，使得外夹持件210能够精准的扣压在内夹持件110上，防止内夹持件110出现滑动、松动等影响超声探头位置的问题。

此外，在本实施例中，再参见图2、图4和图5，为了保证外层夹具200稳定地夹持内层夹具100，内夹持件110的侧壁呈平面状，外夹持件210的内侧壁具有与内夹持件110的侧壁相贴合的配合切面212，内夹持件110的侧壁与外夹持件210的配合切面212完全贴合，以及定位凸台111和定位凹槽211的定位配合，同步地加强了整个内层夹具100被外层夹具200夹持的稳固性，避免整个内层夹具100松动、滑动，进一步保证粒子植入穿刺机器人进行手术的安全性和粒子植入的精准性。

在本发明的一些实施例中，再参见图1和图2，外夹持件210上开设有多个安装孔213，安装孔213用于安装传感器600。需要理解的是，传感器600为球型传感器，传感器600的设计能够有效的为后台控制粒子植入穿刺机器人实施手术操作的控制算法模块提供超声探头800实时的位置参数和数据支持，使手术过程更加精准和安全。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。