一种临床用超声引导穿刺智能辅助系统的制作方法

1.本发明涉及医疗临床设备领域，尤其涉及一种临床用超声引导穿刺智能辅助系统。


背景技术：

2.超声引导穿刺技术具有灵活、方便、盲区小的特点，适用于各种浅表病变的活检 抽液、动脉静脉穿刺、神经阻滞等过程。具体做法是在超声的引导下，避开重要脏器 及较大的血管神经，将穿刺针准确地穿入病变组织内进行治疗或通过吸出、切割出少 量细胞或组织进行病理检查，这就在最大程度上避免了对周围组织的损伤，穿刺后还 能立即对穿刺部位及穿刺路径进行观察，及时发现可能出现的出血等现象，用最短的 时间加以处理，避免引起更加严重的并发症。平面内穿刺法以其针道显示完整、穿刺 精度高而成为大部分医师的首选。
3.经过本团队的海量检索，了解到现有的超声引导穿刺系统主要有如公开号为 us09918738b2、us20140257110a1、ep2666414a1和cn110090069b，其中以公开号为 us09918738b2所公开的一种超声波引导穿刺辅助装置尤为具有代表性，其提供了一种 超声波引导穿刺辅助装置，在超声波检查下，可以防止穿刺目的部位用于神经阻滞或 血管穿刺的变窄等，可以增加进行神经阻滞或血管穿刺的靶部位组织的宽度，能够防 止误穿的发生。
4.但是，平面内徒手穿刺要求穿刺时针道完全处于超声的扫描平面内，稍有偏斜针 道就无法显示，医护人员需要不断调整穿刺针的位置，才能较好地显示针道，这给医 生操作过程带来许多问题，并在一定程度上对穿刺的质量造成影响，同时不够智能以 及非常考研医护人员的技术水平。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对现在的超声引导穿刺系统所存在的不足，提出了一种临 床用超声引导穿刺智能辅助系统。
6.为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
7.一种临床用超声引导穿刺智能辅助系统，包括：
8.床体，
9.超声检测模块，被构造成用于通过超声探测积液位置；
10.移动模块，被构造成用于带动所述超声探测模块移动；
11.穿刺机构，被构造成用于对积液位置进行穿刺；
12.其中，
13.所述移动模块包括滑轨、滑块、第一伸缩机构以及第二伸缩机构，所述滑轨连接 于所述床体的一侧，所述滑块滑动连接于所述滑轨上，所述第一伸缩机构的固定端与 所述滑块连接，所述第一伸缩机构在水平面上移动，且所述第一伸缩机构的移动方向 与所述滑
块的移动方向垂直，所述第二伸缩机构的固定端与所述第一伸缩机构的活动 端连接，所述第二伸缩机构沿竖直方向移动；
14.所述超声检测模块包括连接座以及超声探头，所述超声探头通过所述连接座与所 述第二伸缩机构的活动端连接；
15.所述连接座上设置有穿刺测量模块，所述穿刺机构通过所述穿刺测量模块与所述 连接座活动连接；
16.所述临床用超声引导穿刺智能辅助系统还包括控制模块，所述控制模块分别与所 述超声检测模块以及所述移动模块信号连接，被构造成用于获取所述超声检测模块的 超声图像以及控制所述移动模块调整所述超声检测模块的位置，控制所述超声检测模 块带动所述穿刺机构对积液位置进行穿刺。
17.进一步地，所述连接座上还连接有耦合剂涂抹器，所述耦合剂涂抹器包括耦合剂 存储瓶、支架、喷嘴、滤网、第一加热器以及第二加热器，所述支架连接于所述连接 座上，所述支架包括从上往下依次连接设置的瓶身固定架以及瓶口固定架，所述耦合 剂存储瓶的瓶身与所述瓶身固定架贴合连接，所述耦合剂存储瓶的瓶口与所述瓶口固 定架贴合连接，所述喷嘴有多个并均布环绕所述连接座设置，所述喷嘴与所述耦合剂 存储瓶的开口通过软管连接，所述滤网设置于所述喷嘴的出口处，所述第一加热器设 置于所述瓶口固定架上，所述第二加热器有多个且分别与所述喷嘴一一对应，各个所 述第二加热器分别与对应的所述喷嘴连接。
18.进一步地，所述穿刺测量模块包括壳体、齿轮和编码器，所述壳体设置有安装腔， 且壳体的内侧面为开放结构，所述壳体的安装腔中设置有安装座，所述齿轮转动设置 在安装座上，所述编码器设置在安装腔内且与齿轮连接，所述编码器被构造成测量齿 轮的转动位移，所述齿轮设置有两个且对称设置在壳体的中心孔的两侧，两个齿轮之 间设置有供穿刺机构穿过的间隙。
19.进一步地，所述中心孔的另外两侧还设置有限位机构，所述限位机构用于保证所 述穿刺机构与所述水平面垂直。
20.进一步地，所述耦合剂存储瓶以及所述喷嘴的材质为耐高温材质。
21.进一步地，所述喷嘴有八个，八个所述喷嘴两两形成一组，其中两组所述喷嘴分 别设置在所述连接座位于x轴方向上的两侧边上，另外两组所述喷嘴分别设置在所述 连接座位于y轴方向上的两侧边上，同一组的的两个所述喷嘴开口方向倾斜设置。
22.进一步地，所述喷嘴的开口为喇叭状结构，所述喷嘴的开口的张开角度为30
‑ꢀ
50
°
。
23.进一步地，所述穿刺机构包括外套以及穿刺针，所述外套的外周为矩形，且所述 外套相对的两面上设置有齿条，所述齿条与所述齿轮相适配对应，所述外套内开有贯 通的空腔，所述空腔为一端连接有圆锥形状的圆柱结构，所述圆柱结构的内壁上沿所 述圆柱结构的长度方向间隔设置有两个阻挡块，两个所述阻挡块朝向所述圆锥形状的 一面上均开有凹槽，各阻挡块之间形成有通道，所述圆锥上固定连接有弹簧，所述穿 刺针上固定连接有与所述外套相适配的内套，所述内套的外周上设置有两个关于所述 内套的中轴线对称的凸块，所述凸块与所述凹槽相适配。
24.本发明所取得的有益效果是：
25.本系统通过设置超声检测模块以及移动模块配合使用来自动寻找穿刺机构最佳刺 入位置；通过设置耦合剂涂抹器，不需要医护人员手动涂膜耦合剂，使得超声探头与 人体保持接触，所以超声探头的探测效果能够保持稳定；通过设置穿刺测量模块来测 量穿刺机构的穿刺深度，从而更加直观地了解到穿刺情况。
附图说明
26.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制， 而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的 部分。
27.图1为本发明的一种实施例中的临床用超声引导穿刺智能辅助系统的结构示意 图。
28.图2为本发明的一种实施例中的临床用超声引导穿刺智能辅助系统的部分结构示 意图。
29.图3为本发明的一种实施例中的临床用超声引导穿刺智能辅助系统的喷嘴的结构 示意图。
30.图4为本发明的一种实施例中的临床用超声引导穿刺智能辅助系统的穿刺测量模 块的结构示意图。
31.图5为本发明的一种实施例中的临床用超声引导穿刺智能辅助系统的穿刺机构的 外套的部分结构示意图。
32.图6为本发明的一种实施例中的临床用超声引导穿刺智能辅助系统的穿刺机构的 内套的结构示意图。图7为本发明的一种实施例中的临床用超声引导穿刺智能辅助系统与现有技术的 满意度统计表。
33.图中：
34.100、床体；200、移动模块；201、滑块；202、第一伸缩机构；203、第二伸缩机 构；300、连接座；400、穿刺测量模块；401、壳体；402、电机；403、齿轮；404、 编码器；500、耦合剂涂抹器；501、喷嘴；600、超声探头；700、穿刺机构；710、外 套；711、阻挡块；712、凹槽；720、内套；721、凸块。
具体实施方式
35.为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本 发明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用于解释本发明， 并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施 例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统.方法.特征 和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。 在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细 描述将是显而易见的。
36.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描 述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“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组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作， 因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对 于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
37.实施例一。
38.如图1、图2、图3以及图4所示，一种临床用超声引导穿刺智能辅助系统，包括： 床体100，超声检测模块，被构造成用于通过超声探测积液位置；移动模块200，被构 造成用于带动所述超声探测模块移动；穿刺机构700，被构造成用于对积液位置进行 穿刺；其中，所述移动模块200包括滑轨、滑块201、第一伸缩机构202以及第二伸 缩机构203，所述滑轨连接于所述床体100的一侧，所述滑块201滑动连接于所述滑 轨上，所述第一伸缩机构202的固定端与所述滑块201连接，所述第一伸缩机构202 在水平面上移动，且所述第一伸缩机构202的移动方向与所述滑块201的移动方向垂 直，所述第二伸缩机构203的固定端与所述第一伸缩机构202的活动端连接，所述第 二伸缩机构203沿竖直方向移动；所述超声检测模块包括连接座300以及超声探头 600，所述超声探头600通过所述连接座300与所述第二伸缩机构203的活动端连接； 所述连接座300上设置有穿刺测量模块400，所述穿刺机构700通过所述穿刺测量模 块400与所述连接座300活动连接；所述临床用超声引导穿刺智能辅助系统还包括控 制模块，所述控制模块分别与所述超声检测模块以及所述移动模块200信号连接，被 构造成用于获取所述超声检测模块的超声图像以及控制所述移动模块200调整所述超 声检测模块的位置，控制所述超声检测模块带动所述穿刺机构700对积液位置进行穿 刺。
39.具体的，设定以所述滑块201的移动方向为x轴方向，设定以所述第一伸缩机构 202的移动方向为y轴方向，设定以所述第二伸缩机构203的移动方向为z轴方向； 所述第一伸缩就以及所述第二伸缩机构203均为伺服电动缸，所述伺服电动缸具有体 积小，变化量大的特点；通过使用伺服电动缸，能够提高所述超声检测模块在x轴、y 轴以及z轴方向的调节精度，具体而言，就是能够使得步进变小，但是步进速度增加， 从而更好地实现启停，从而使得移动过程更加平稳又不会影响所述超声探头600的稳 定性，避免超声探头600出现抖动而导致获取的图像出现模糊。
40.在本实施例的优选方案为，所述连接座300上还连接有耦合剂涂抹器500，所述 耦合剂涂抹器500包括耦合剂存储瓶、支架、喷嘴501、滤网、第一加热器以及第二 加热器，所述支架连接于所述连接座300上，所述支架包括从上往下依次连接设置的 瓶身固定架以及瓶口固定架，所述耦合剂存储瓶的瓶身与所述瓶身固定架贴合连接， 所述耦合剂存储瓶的瓶口与所述瓶口固定架贴合连接，所述喷嘴501有多个并均布环 绕所述连接座300设置，所述喷嘴501与所述耦合剂存储瓶的开口通过软管连接，所 述滤网设置于所述喷嘴501的出口处，所述第一加热器设置于所述瓶口固定架上，所 述第二加热器有多个且分别与所述喷嘴501一一对应，各个所述第二加热器分别与对 应的所述喷嘴501连接。
41.具体的，通过将耦合剂存储瓶的瓶口向下设置，方便耦合剂流通，同时所述滤网 能够有效防止耦合剂从所述喷嘴501的出口大量溢出，所述第一加热器与所述第二加 热器可以为现有技术常用的加热器，在此不再赘述。特别地，所述第一加热器与所述 第二加热器均与所述控制模块信号连接，所述第一加热器的加热温度高于所述第二加 热器的加热
温度，既能够避免由于耦合剂温度过低而导致粘滞，从而保证在耦合剂存 储瓶以及管道中的耦合剂的流动性，同时又由于所述第二加热器的加热温度低于所述 第一加热器的加热温度，所以从所述喷嘴501的出口流出的耦合剂温度处于不会令人 体产生异样感觉的温度。
42.在本实施例的优选方案为，所述穿刺测量模块400包括壳体401、电机402、齿轮 403和编码器404，所述壳体401设置有安装腔，且壳体401的内侧面为开放结构，所 述壳体401的安装腔中设置有安装座，所述齿轮403转动设置在安装座上，所述齿轮 403设置有两个且对称设置在壳体401的中心孔的两侧，所述编码器404设置在安装 腔内并与其中一个齿轮403连接，所述编码器404被构造成测量齿轮403的转动位移， 所述电机402设置在所述安装腔内并与另外一个齿轮403连接，两个齿轮403之间设 置有供穿刺机构700穿过的间隙。
43.在本实施例的优选方案为，所述中心孔的另外两侧还设置有限位机构，所述限位 机构用于保证所述穿刺机构700与所述水平面垂直。
44.具体的，所述限位机构包括滚柱，所述滚柱设置有两个且对称设置在所述中心孔 的另外两侧，通过所述齿轮403以及所述滚珠的配合设置，保证所述穿刺机构700居 中并保持与水平面垂直。
45.在本实施例的优选方案为，所述耦合剂存储瓶以及所述喷嘴501的材质为耐高温 材质。通过使用耐高温材质，避免所述第一加热器与所述第二加热器多次使用后造成 所述耦合剂存储瓶以及所述喷嘴501的变形损坏。
46.在本实施例的优选方案为，所述喷嘴501有八个，八个所述喷嘴501两两形成一 组，其中两组所述喷嘴501分别设置在所述连接座300位于x轴方向上的两侧边上， 另外两组所述喷嘴501分别设置在所述连接座300位于y轴方向上的两侧边上，同一 组的的两个所述喷嘴501开口方向倾斜并朝向同一组所述喷嘴501所在的侧边的中轴 线设置，也就是各所述喷嘴分别朝向所述x轴或所述y轴并倾斜向下设置。通过上述 设计，能够有效确保当所述超声探头600在x轴或y轴方向上移动时，所述超声探头600的移动前方均涂覆有耦合剂，由于耦合剂一直存在，使得超声探头600与人体保 持接触，所以超声探头600的探测效果能够保持稳定。
47.在本实施例的优选方案为，如图3所示，所述喷嘴501的开口为喇叭状结构，所 述喷嘴501的开口的张开角度为30-50
°
。喇叭状结构的开口一方面能够减少堵塞的 风险，另一方面是能够提高喷嘴501的喷射覆盖范围，在两个所述喷嘴501的交叉喷 射下，能够完整地覆盖所述超声探头600所在的位置。
48.本系统通过设置超声检测模块以及移动模块200配合使用来自动寻找穿刺机构 700最佳刺入位置；通过设置耦合剂涂抹器500，使得超声探头600与人体保持接触， 所以超声探头600的探测效果能够保持稳定；通过设置穿刺测量模块400来测量穿刺 机构700的穿刺深度，从而更加直观地了解到穿刺情况。
49.如图7所示，为本技术与多个现有技术在五个医院使用时的满意度统计表，可以 明显看出，本技术的满意度远高于其他现有技术，且满意度均超过50％以上。
50.实施例二，
51.本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征
并 作进一步具体描述：
52.进一步结合图5与图6所示，为了方便更换使用，所述穿刺机构700包括外套 710以及穿刺针，所述外套710的外表面沿长度方向相对设置有两排齿条，所述齿条 与所述齿轮403相适配对应，所述外套710内开有贯通的空腔，所述空腔为一端连接 有圆锥形状的圆柱结构，所述圆柱结构的内壁上沿所述圆柱结构的长度方向间隔设置 有两个阻挡块711，两个所述阻挡块711朝向所述圆锥形状的一面上均开有凹槽712， 各阻挡块711之间形成有通道，所述圆锥上固定连接有弹簧，所述穿刺针上固定连接 有与所述外套710相适配的内套720，所述内套720的外周上设置有两个关于所述内 套720的中轴线对称的凸块721，所述凸块721与所述凹槽712相适配。
53.具体的，通过所述齿条与所述齿轮403的啮合连接来带动所述穿刺针进行穿刺与 回收动作，同时配合所述外套710与所述内套720的结构来加强互换性，同时也可以 根据后续手术操作需要更换不同的穿刺针来实现不同的功能，比如抽液，比如置管等。 所述穿刺针的具体结构为现有技术常用的技术手段，在此不再赘述。
54.当需要更换所述穿刺针时，通过将所述内套720的凸块721压入到所述通道中， 从而使得所述弹簧与所述内套720抵接并形成对所述连接件的支撑力；将所述内套720继续下压至所述凸块721的顶面低于所述止挡块的底面，旋转所述内套720从而 使得所述凸块721与所述凹槽712相适配，然后此时撤去外力，所述内套720在没有 外力的作用下由于所述支撑力而使得所述凸块721与所述凹槽712相适配贴合连接形 成卡接来完成固定。
55.实施例三，
56.本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并 作进一步具体描述：
57.所述穿刺测量模块收集穿刺针的穿刺深度信息，从而根据穿刺深度信息更加直观 地了解到穿刺情况，以实现精准穿刺。具体方式为：当穿刺针的外套710的齿条与所 述齿轮403啮合时，所述电机402带动所述穿刺针移动，此时所述编码器404读取所 述齿轮403的转动位移，则穿刺针的穿刺深度h1为：
58.h1＝h2+h
3-h4+cj，
59.其中，
60.h2为齿条的移动距离，可以通过编码器404收集到的齿轮403移动距离来获得；
61.h3为齿条底部到穿刺针针尖的距离，该距离为固定值，在制造时已可以获得；
62.h4为齿轮403的轴心至人体皮肤的距离，当所述超声探头与人体皮肤接触时，h4的值即为超声探头的端部到所述齿轮403的轴心的距离；
63.c为第j个穿刺针的补偿误差，该补偿误差可以根据有限次实验获得，所述穿刺针 有n个，j∈n。
64.虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的 范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是 示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中， 可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部 件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式 组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素 是示例，并不限制本公开或
权利要求的范围。
65.在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而， 可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程， 算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置， 并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技 术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况 下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
66.综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以 上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了 本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化 和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。