CN104825231A - 一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法 - Google Patents

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CN104825231A CN201510221580.1A CN201510221580A CN104825231A CN 104825231 A CN104825231 A CN 104825231A CN 201510221580 A CN201510221580 A CN 201510221580A CN 104825231 A CN104825231 A CN 104825231A
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Abstract

本发明公开了一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法，包括：底座、第一丝杆、导向柱、第二丝杆、第一移动平台、第二移动平台、固定机构、第一传动机构、第二传动机构、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，第一移动平台与第一丝杆传动连接并沿着Z轴方向运动；第二移动平台通过第二传动机构与第二驱动机构传动连接并由第二驱动机构驱动沿着Y轴方向运动；第二丝杆可转动安装在第二移动平台上；固定机构用于固定手术执行部件，固定机构安装在第二丝杆上并沿着X轴方向运动。通过本发明，在磁共振成像环境下可以准确到达由磁共振成像设备得到的乳腺癌肿瘤坐标位置，以实现利用磁共振扫描设备引导进行乳腺癌微创介入手术。

Description

一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法
技术领域
本发明涉及医学实验设备技术领域，尤其涉及一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法。
背景技术
近20年来，随着科学技术的发展进步，“微创”这一概念已深入到临床医学的各个领域，尤其在乳腺癌的治疗方面起着重要的作用。微创手术以其创口小、恢复快、无需缝合和住院时间短等优点深受患者的欢迎，它能够达到甚至优于标准外科手术的治疗效果，且并发症少，从而可以实现保乳治疗。
在实施微创手术过程中，为了保证手术效果及病人的安全，一般需要通过影像手段进行引导。目前，在实施微创手术中主要采用磁共振成像的影像手段进行引导。
但是，由于磁共振成像设备成像区域有限，临床医生很难进行手术操作，需要采用机器人进行手术。然而，到目前为止，尚未见可用于磁共振成像设备的乳腺癌微创介入手术机器人的相关报道，同时，市场上也未出现具有高度精确性的手术机器人。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法，在磁共振成像环境下可以准确到达由磁共振成像设备得到的乳腺癌肿瘤坐标位置，以实现利用磁共振扫描设备引导进行乳腺癌微创介入手术。
本发明提出了一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，包括：底座、第一丝杆、导向柱、第二丝杆、第一移动平台、第二移动平台、固定机构、第一传动机构、第二传动机构、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，其中：
第一丝杆和导向柱安装在底座上并与底座垂直布置，第一丝杆通过第一传动机构与第一驱动机构传动连接，第一驱动机构驱动第一丝杆进行转动；第一移动平台与第一丝杆传动连接并套装在导向柱上，在第一丝杆转动过程中带动第一移动平台沿着导向柱进行Z轴方向运动；
第二移动平台安装在第一移动平台上，第二移动平台通过第二传动机构与第二驱动机构传动连接，第二驱动机构驱动第二移动平台在第一移动平台上进行Y轴方向运动；
第二丝杆安装在第二移动平台上，第二丝杆与第三驱动机构连接，第三驱动机构驱动第二丝杆进行转动；固定机构用于固定手术执行部件，固定机构安装在第二丝杆上，在第二丝杆转动过程中带动固定机构沿着第二丝杆进行X轴方向运动。
优选地，第一丝杆的数量为两根，两根第一丝杆在底座上相对设置，两根第一丝杆均通过第一传动机构与第一驱动机构连接并由第一驱动机构驱动同步转动。
优选地，第二移动平台位于两根第一丝杆之间。
优选地，导向柱的数量为四根，在每个第一丝杆两侧分别布置一根导向柱，四根导向柱占据四边形的四个顶点位置。
优选地，第一传动机构包括第一传动齿轮A、第一传动齿轮B、第一传动履带A和第一传动履带B，第一传动齿轮A与其中一根第一丝杆固定连接，第一传动齿轮A通过第一传动履带A与第一驱动机构连接；第一传动齿轮B与另一根第一丝杆固定连接，第一传动齿轮B通过第一传动履带B与第一驱动机构连接。
优选地，第一驱动机构通过第一电机座固定在底座上且位于两根第一丝杆之间，第一驱动机构上设有与第一传动履带A连接的第一传动齿轮C和与第一传动履带B连接的第一传动齿轮D。
优选地，第一驱动机构为第一超声波电机。
优选地，第一移动平台包括第一导轨、第一横梁、第二导轨和第二横梁，第一导轨、第一横梁、第二导轨和第二横梁首尾顺次连接形成矩形框架，两根第一丝杆分别穿过第一横梁和第二横梁并与其传动连接。
优选地，第一移动平台还包括四个连接块，四个连接块分别位于矩形框架的四角，四个连接块分别可滑动安装在四根导向柱上。
优选地，第二移动平台可滑动安装在第一导轨和第二导轨上，第二移动平台与第二传动机构连接，第二传动机构与第二驱动机构连接。
优选地，第二传动机构包括第二传动齿轮A、第二传动履带，第二传动齿轮A安装在第一横梁上，第二传动齿轮A通过第二传动履带与第二驱动机构连接；第二传动履带与第二移动平台固定连接。
优选地，第二驱动机构通过第二电机座固定在第二横梁上，第二驱动机构上设有与第二履带连接的第二传动齿轮B。
优选地，第二驱动机构为第二超声波电机。
优选地，第三驱动机构为第三超声波电机，第二丝杆与第三超声波电机的输出轴连接。
优选地，底座、第一丝杆、导向柱、第二丝杆、第一移动平台、第二移动平台、固定机构、第一传动机构和第二传动机构均由磁兼容材料制作而成；
优选地，第一电机座和第二电机座均由合成树脂材料3D打印而成。
优选地，第一丝杆和第二丝杆均由钛合金材料制作而成；第一传动机构和第二传动机构均由塑料材料制作而成。
优选地，连接块由合成树脂3D打印而成。
优选地，导向柱由钛合金材料制作而成。
优选地，底座的外形尺寸为200mm×200mm×5mm，第一超声波电机的外形尺寸为70mm×70mm，额定力矩为0.65N×m，第二超声波电机和第三超声波电机的直径都为46mm，额定力矩都为0.15N×m。
本发明还提出了一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人***，包括：磁共振扫描设备和手术机器人，所述磁共振扫描设备用于获取乳腺癌肿瘤三维位置坐标，并通过获取的乳腺癌肿瘤三维位置坐标控制手术机器人进行X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动；所述手术机器人为权利1-8项所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人。
本发明还提出了一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的控制方法，包括：
通过磁共振扫描设备对人体进行扫描，确定乳腺癌肿瘤的三维位置坐标；
根据手术机器人的初始三维位置坐标与磁共振扫描设备所获取的乳腺癌肿瘤的三维位置坐标进行做差；
通过所得差值控制第一驱动机构动作，第一驱动机构驱动第一传动机构动作，第一传动机构动作带动第一丝杆转动，第一丝杆转动带动第一移动平台沿着Z轴方向移动；
通过所得差值控制第二驱动机构动作，第二驱动机构驱动第二传动机构动作，第二传动机构动作带动第二移动平台在第一移动平台上沿着Y轴方向移动；通过所得差值控制第三驱动机构动作，第三驱动机构驱动第二丝杆转动，第二丝杆转动带动固定机构沿着X轴方向移动。
在本发明中，手术机器人和磁共振扫描设备进行配合，手术机器人在磁共振扫描设备形成的磁共振成像环境中，根据坐标指引，实现手术执行部件的精确移动；通过第一传动机构和第一驱动机构的配合使第一移动平台沿着Z轴方向上下运动；通过第二传动机构和第二驱动机构的配合使第二移动平台在第一移动平台上沿着Y轴方向水平运动；通过固定机构将手术执行部件固定，并通过固定机构中的滑台与第二移动平台中的第二丝杆配合，并利用第三驱动机构驱动使固定机构在第二移动平台上沿着X轴方向水平运动；从而实现固定在其上的手术执行部件在X，Y，Z三轴方向的运动，从而使手术执行部件准确到达手术目标位置以进行微创治疗。
在实施穿刺过程中，通过磁共振成像设备得到乳腺癌肿瘤位置的三维位置坐标作为手术目标位置，根据手术机器人的初始三维位置坐标与磁共振扫描设备所获取的乳腺癌肿瘤的三维位置坐标进行做差；通过所得差值控制第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构配合动作进行位移，从而使手术执行部件准确到达手术目标位置以进行微创治疗。
本发明可广泛应用在磁共振扫描设备引导下对乳腺癌进行微创介入手术的三维立体定位***中，以实现利用磁共振扫描设备引导进行乳腺癌微创介入手术。解决了目前因磁共振成像设备成像区域有限，无法进行人工操作的问题，为乳腺癌微创手术稳定化、精确化、便捷化和智能化提供一种可行方案。
综上所述，本发明中各部件所选用的材料均为高强度磁兼容材料制作而成，该材料不但具有高机械强度，而且具有非铁磁性，使立体定位装置可应用于磁共振***中。本发明通过磁共振扫描成像对穿刺过程进行引导和监控，有利于对乳腺癌微创介入手术临床方面的研究，为医学及生命科学研究提供良好的实验平台。本发明通过实际调研测试，充分考虑了开放式磁共振仪空间狭小，磁场强度高的特点，整个机器人的体积很小，操作灵活。本发明整个运动都在丝杆上进行，运动量的可控精度高，能够很好地满足乳腺癌肿瘤治疗的精度要求。
附图说明
图1为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的结构示意图；
图2为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的局部示意图一；
图3为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的局部示意图二；
图4为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的局部示意图三。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1-4所示，图1为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的结构示意图；图2为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的局部示意图一；图3为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的局部示意图二；图4为本发明提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的局部示意图三。
在本申请中，X轴方向、Y轴方向、Z轴方向相互正交，构成三维位置坐标体系。
参照图1-4，本发明实施例提出的一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法，包括：底座1、第一丝杆2、导向柱11、第二丝杆12、第一移动平台3、第二移动平台4、固定机构5、第一传动机构6、第二传动机构7、第一驱动机构8、第二驱动机构9和第三驱动机构10，其中：
第一丝杆2和导向柱11均位于底座1上，第一丝杆2的数量为两根，两根第一丝杆2在底座1上相对设置；导线柱11为四根，每根第一丝杆2的两侧均各设置一根导向柱11。
第一传动机构6包括第一传动齿轮A、第一传动齿轮B、第一传动履带A61和第一传动履带B62；第一传动齿轮A与两根第一丝杆2中的其中一根固定连接，第一传动齿轮B与另一根第一丝杆2固定连接；第一传动履带A61分别与第一传动齿轮A和第一驱动机构8连接；第一传动履带B62分别与第一传动齿轮B和第一驱动机构8连接。
第一驱动机构8为第一超声波电机，第一超声波电机通过第一电机座13固定在底座1上且位于两根第一丝杆2之间；第一超声波电机的输出轴上设有与第一传动履带A61连接的第一传动齿轮C和与第一传动履带B62连接的第一传动齿轮D；第一驱动机构8通过第一传动齿轮A、第一传动齿轮B、第一传动履带A61和第一传动履带B62相互配合带动两根第一丝杆2同步转动。
第一移动平台3包括第一导轨31、第一横梁32、第二导轨33和第二横梁34；第一导轨31、第一横梁32、第二导轨33和第二横梁34通过连接块35首尾顺次连接形成矩形框架，连接块35分别位于成矩形框架的四角；第一移动平台3中的四个连接块35分别套装在四根导向柱11上，第一移动平台3中的第一横梁32和第二横梁34分别与两根第一丝杆2传动连接，在第一丝杆2的转动过程中，第一移动平台3沿着导向柱11进行Z轴方向运动。
第二传动机构7包括第二传动齿轮A、第二传动履带；第二传动齿轮A固定在第一横梁32的底部；第二传动履带分别与第二传动齿轮A和第二驱动机构9连接。
第二驱动机构9为第二超声波电机，第二超声波电机通过第二电机座14固定在第二横梁34上；第二超声波电机的输出轴上设有与第二传动履带连接的第二传动齿轮B15；第二超声波电机驱动第二传动履带进行传送。
第二移动平台4可移动安装在第一移动平台3中的第一导轨31和第二导轨33上，且第二移动平台4与第二传动履带连接；在第二传动履带传送过程中第二移动平台4沿着第一导轨31和第二导轨33进行Y轴方向运动。
第二丝杆12可转动安装在第二移动平台4上，第二丝杆12与第三驱动机构10连接。
第三驱动机构10为第三超声波电机，第三超声波电机固定安装在第二移动平台4上；第三超声波电机的输出轴与第二丝杆12连接，第三超声波电机驱动第二丝杆12转动。
固定机构5用于固定手术执行部件，手术执行部件可以为穿刺消融针，固定机构5安装在第二丝杆12上，在第二丝杆12的转动过程中固定机构5沿着第二丝杆12进行X轴方向运动。
此外，为了提高结构的强度并兼具减小成本及缩小体积，本发明中，底座1、第一丝杆2、第二丝杆12、第一移动平台3、第二移动平台4、固定机构5、第一传动机构6和第二传动机构7均由磁兼容材料制作而成；第一电机座和第二电机座均由合成树脂材料3D打印而成；第一丝杆2和第二丝杆12均由钛合金材料制作而成；第一传动机构6和第二传动机构7均由塑料材料制作而成；连接块35由合成树脂3D打印而成；导向柱11由钛合金材料制作而成。
底座1的外形尺寸为200×200×5mm；第一超声波电机的外形尺寸为70×70mm，额定力矩为0.65N×m；第二超声波电机和第三超声波电机的直径均为46mm，额定力矩均为0.15N×m。
本发明通过第一传动机构6和第一驱动机构8的配合使第一移动平台3沿着Z轴方向上下运动；通过第二传动机构7和第二驱动机构9的配合使第二移动平台4在第一移动平台3上沿着Y轴方向水平运动；通过固定机构5将手术执行部件固定，并通过固定机构5中的滑台与第二移动平台4中的第二丝杆12配合，并利用第三驱动机构10驱动使固定机构5在第二移动平台4上沿着X轴方向水平运动；从而带动手术执行部件在X，Y，Z三轴方向的运动。
本发明实施例提出了一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人***，包括：磁共振扫描设备和手术机器人，所述磁共振扫描设备用于获取乳腺癌肿瘤三维位置坐标，并通过获取的乳腺癌肿瘤三维位置坐标控制手术机器人进行X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动；所述手术机器人为所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人。
本发明实施例提出了一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的控制方法，包括：
通过磁共振扫描设备对人体进行扫描，确定乳腺癌肿瘤的三维位置坐标；
根据手术机器人的初始三维位置坐标与磁共振扫描设备所获取的乳腺癌肿瘤的三维位置坐标进行做差；
通过所得差值控制第一驱动机构8动作，第一驱动机构8驱动第一传动机构6动作，第一传动机构6动作带动第一丝杆2转动，第一丝杆2转动带动第一移动平台3沿着Z轴方向移动；
通过所得差值控制第二驱动机构9动作，第二驱动机构9驱动第二传动机构7动作，第二传动机构7动作带动第二移动平台4在第一移动平台3上沿着Y轴方向移动；
通过所得差值控制第三驱动机构10动作，第三驱动机构10驱动第二丝杆12转动，第二丝杆12转动带动固定机构5沿着X轴方向移动。
在实施穿刺过程中，先将手术执行部件固定在固定机构5上；再通过磁共振成像设备得到乳腺癌肿瘤位置的三维位置坐标；根据手术机器人的初始三维位置坐标与磁共振扫描设备所获取的乳腺癌肿瘤的三维位置坐标进行做差；再通过所得差值计算出手术机器人到达目标坐标的运动量，并通过第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的驱动实现运动，从而使手术执行部件准确到达制定目标进行微创治疗。
本发明解决了目前因磁共振成像设备成像区域有限，无法进行人工操作的问题，为乳腺癌微创手术稳定化、精确化、便捷化和智能化提供一种可行方案。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，包括：底座(1)、第一丝杆(2)、导向柱(11)、第二丝杆(12)、第一移动平台(3)、第二移动平台(4)、固定机构(5)、第一传动机构(6)、第二传动机构(7)、第一驱动机构(8)、第二驱动机构(9)和第三驱动机构(10)，其中：
第一丝杆(2)和导向柱(11)安装在底座(1)上并与底座(1)垂直布置，第一丝杆(2)通过第一传动机构(6)与第一驱动机构(8)传动连接，第一驱动机构(8)驱动第一丝杆(2)进行转动；第一移动平台(3)与第一丝杆(2)传动连接并套装在导向柱(11)上，在第一丝杆(2)转动过程中带动第一移动平台(3)沿着导向柱(11)进行Z轴方向运动；
第二移动平台(4)安装在第一移动平台(3)上，第二移动平台(4)通过第二传动机构(7)与第二驱动机构(9)传动连接，第二驱动机构(9)驱动第二移动平台(4)在第一移动平台(3)上进行Y轴方向运动；
第二丝杆(12)安装在第二移动平台(4)上，第二丝杆(12)与第三驱动机构(10)连接，第三驱动机构(10)驱动第二丝杆(12)进行转动；固定机构(5)用于固定手术执行部件，固定机构(5)安装在第二丝杆(12)上，在第二丝杆(12)转动过程中带动固定机构(5)沿着第二丝杆(12)进行X轴方向运动。
2.根据权利要求1所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，第一丝杆(2)的数量为两根，两根第一丝杆(2)在底座(1)上相对设置，两根第一丝杆(2)均通过第一传动机构(6)与第一驱动机构(8)连接并由第一驱动机构(8)驱动同步转动；优选地，第二移动平台(4)位于两根第一丝杆(2)之间；优选地，导向柱(11)的数量为四根，在每个第一丝杆(2)两侧分别布置一根导向柱(11)，四根导向柱(11)占据四边形的四个顶点位置。
3.根据权利要求1或2所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，第一传动机构(6)包括第一传动齿轮A、第一传动齿轮B、第一传动履带A(61)和第一传动履带B(62)，第一传动齿轮A与其中一根第一丝杆(2)固定连接，第一传动齿轮A通过第一传动履带A(61)与第一驱动机构(8)连接；第一传动齿轮B与另一根第一丝杆(2)固定连接，第一传动齿轮B通过第一传动履带B(62)与第一驱动机构(8)连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，第一驱动机构(8)通过第一电机座(13)固定在底座(1)上且位于两根第一丝杆(2)之间，第一驱动机构(8)上设有与第一传动履带A(61)连接的第一传动齿轮C和与第一传动履带B(62)连接的第一传动齿轮D；优选地，第一驱动机构(8)为第一超声波电机。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，第一移动平台(3)包括第一导轨(31)、第一横梁(32)、第二导轨(33)和第二横梁(34)，第一导轨(31)、第一横梁(32)、第二导轨(33)和第二横梁(34)首尾顺次连接形成矩形框架，两根第一丝杆(2)分别穿过第一横梁(32)和第二横梁(34)并与其传动连接；优选地，第一移动平台(3)还包括四个连接块(35)，四个连接块(35)分别位于矩形框架的四角，四个连接块(35)分别可滑动安装在四根导向柱(11)上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，第二移动平台(4)可滑动安装在第一导轨(31)和第二导轨(33)上，第二移动平台(4)与第二传动机构(7)连接，第二传动机构(7)与第二驱动机构(9)连接；优选地，第二传动机构(7)包括第二传动齿轮A、第二传动履带，第二传动齿轮A安装在第一横梁(32)上，第二传动齿轮A通过第二传动履带与第二驱动机构(9)连接；第二传动履带与第二移动平台(4)固定连接；优选地，第二驱动机构(9)通过第二电机座(14)固定在第二横梁(34)上，第二驱动机构(9)上设有与第二履带连接的第二传动齿轮B(15)；优选地，第二驱动机构(9)为第二超声波电机。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，第三驱动机构(10)为第三超声波电机，第二丝杆(12)与第三超声波电机的输出轴连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人，其特征在于，底座(1)、第一丝杆(2)、导向柱(11)、第二丝杆(12)、第一移动平台(3)、第二移动平台(4)、固定机构(5)、第一传动机构(6)和第二传动机构(7)均由磁兼容材料制作而成；
优选地，第一电机座(13)和第二电机座(14)均由合成树脂材料3D打印而成；优选地，第一丝杆(2)和第二丝杆(12)均由钛合金材料制作而成；第一传动机构(6)和第二传动机构(7)均由塑料材料制作而成；优选地，连接块(35)由合成树脂3D打印而成；优选地，导向柱(11)由钛合金材料制作而成；
优选地，底座(1)的外形尺寸为200mm×200mm×5mm，第一超声波电机的外形尺寸为70mm×70mm，额定力矩为0.65N×m，第二超声波电机和第三超声波电机的直径都为46mm，额定力矩都为0.15N×m。
9.一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术定位***，其特征在于，包括：磁共振扫描设备和手术机器人，所述磁共振扫描设备用于获取乳腺癌肿瘤三维位置坐标，并通过获取的乳腺癌肿瘤三维位置坐标控制手术机器人进行X轴方向、Y轴方向、Z轴方向运动；所述手术机器人为权利1-8项所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人。
10.一种如权利要求9所述的磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人的控制方法，其特征在于，包括：
通过磁共振扫描设备对人体进行扫描，确定乳腺癌肿瘤的三维位置坐标；
根据手术机器人的初始三维位置坐标与磁共振扫描设备所获取的乳腺癌肿瘤的三维位置坐标进行做差；
通过所得差值控制第一驱动机构(8)动作，第一驱动机构(8)驱动第一传动机构(6)动作，第一传动机构(6)动作带动第一丝杆(2)转动，第一丝杆(2)转动带动第一移动平台(3)沿着Z轴方向移动；
通过所得差值控制第二驱动机构(9)动作，第二驱动机构(9)驱动第二传动机构(7)动作，第二传动机构(7)动作带动第二移动平台(4)在第一移动平台(3)上沿着Y轴方向移动；
通过所得差值控制第三驱动机构(10)动作，第三驱动机构(10)驱动第二丝杆(12)转动，第二丝杆(12)转动带动固定机构(5)沿着X轴方向移动。
CN201510221580.1A 2015-04-30 2015-04-30 一种磁共振引导乳腺癌微创介入手术机器人及其控制方法 Active CN104825231B (zh)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106568926A (zh) * 2016-10-31 2017-04-19 同济大学 一种3d打印建筑砂浆堆积性能测试装置
CN107913473A (zh) * 2017-10-31 2018-04-17 朱远湖 乳腺定位部件及乳腺定位装置
CN108618845A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 新加坡国立大学 一种可固定于颅骨的并联脑外科微创手术机器人
CN111544120A (zh) * 2020-05-14 2020-08-18 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种手术机器人导航***精度测量装置
CN113893036A (zh) * 2021-09-09 2022-01-07 上海交通大学 一种磁共振环境下的介入机器人装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1356774A1 (en) * 2002-04-23 2003-10-29 Ethicon Endo-Surgery Method for using an MRI compatible biopsy device with detachable probe
CN103417303A (zh) * 2013-08-16 2013-12-04 天津大学 基于丝传动的核磁兼容手术机器人
CN103876786A (zh) * 2014-04-13 2014-06-25 哈尔滨理工大学 与核磁共振兼容的乳腺介入机器人

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1356774A1 (en) * 2002-04-23 2003-10-29 Ethicon Endo-Surgery Method for using an MRI compatible biopsy device with detachable probe
CN103417303A (zh) * 2013-08-16 2013-12-04 天津大学 基于丝传动的核磁兼容手术机器人
CN103876786A (zh) * 2014-04-13 2014-06-25 哈尔滨理工大学 与核磁共振兼容的乳腺介入机器人

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106568926A (zh) * 2016-10-31 2017-04-19 同济大学 一种3d打印建筑砂浆堆积性能测试装置
CN108618845A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 新加坡国立大学 一种可固定于颅骨的并联脑外科微创手术机器人
CN107913473A (zh) * 2017-10-31 2018-04-17 朱远湖 乳腺定位部件及乳腺定位装置
CN107913473B (zh) * 2017-10-31 2024-02-06 朱远湖 乳腺定位部件及乳腺定位装置
CN111544120A (zh) * 2020-05-14 2020-08-18 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种手术机器人导航***精度测量装置
CN113893036A (zh) * 2021-09-09 2022-01-07 上海交通大学 一种磁共振环境下的介入机器人装置
CN113893036B (zh) * 2021-09-09 2023-11-21 上海交通大学 一种磁共振环境下的介入机器人装置

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