CN109674518A - 一种ct引导辅助定位穿刺装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种CT引导辅助定位穿刺装置,包括C型支架工作臂、C型支架连接杆、C型支架备用臂、辅助定位装置、辅助定位摄像头、穿刺终端、角度调整装置、图像处理与显示***、控制***、专用小车和专用校准装置。C型支架工作臂与备用臂连接形成双C型支架,C型支架下方的轨道内安装轨道滑块,该滑块与角度调整装置连接,角度调整装置的另一端连接穿刺终端,由穿刺终端执行穿刺操作。辅助定位摄像头安装在CT床正上方天花板,结合辅助定位装置一起用于穿刺区域辅助定位。本发明的定位精度高、穿刺准确性好,穿刺操作在控制***控制下自动完成,减少了人为因素造成的误差,提高了安全性。
Description
技术领域
本发明涉及CT穿刺引导技术领域,尤其涉及一种在 CT引导下经皮肤辅助穿刺达至深部病灶的自动化医用装置。
背景技术
CT引导下经皮穿刺是人体器官深部病变病理取材用于诊断或某些疾病局部治疗的重要方法,如经皮肺穿刺活检、肝肿瘤经皮穿刺微波治疗等。经皮病灶穿刺技术不仅要求穿刺针准确达到目标病灶,而且在穿刺路径上须避免损伤大血管或其它重要结构及脏器。目前该技术通常由操作者根据CT横断面扫描图凭空间感确定穿刺位置及角度,局部麻醉后手动穿刺,穿刺过程中需要多次CT扫描以确认穿刺位置正确。
该方法有下列不足:1,手动穿刺要求操作者需有高超的空间感及熟练的技术,对于小病灶或中央病灶,尤其是靠近心脏、大血管或其它重要脏器,该方法的准确度不足且风险极高。2,操作者需要在扫描室与图像室之间来回奔波,肺及肺内病灶随着患者呼吸运动而位移,尤其是肺的下半部分位移更显著,穿刺的准确度受影响。3,CT扫描图是横断面,穿刺方向是在左右向调整的,对于小病灶,尤其是血管旁或肋骨遮挡下的小病灶,穿刺针需要头足向调整方向,但这些穿刺路线跨越了多个CT横断面图,其准确度及血管损伤的风险难以把握。
针对上述不足,技术上已有下列改进 :
1,CT透视,即CT实时扫描并成像,人体横断层面及穿刺针被实时显示,步骤基本同上,但操作者多次暴露在射线下。
2,准向仪引导:CT 扫描后计算穿刺角度,利用准向器引导穿刺,避免人为估测的误差,但目前准向仪分为手持式与固定式,手持式准向仪人的影响因素依然大;固定式准向仪目前移动不便,多用于确定穿刺路径后进行辅助穿刺,但穿刺前需要调整准向仪位置,精度不高。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种CT引导经皮病灶辅助定位穿刺装置,用于人体器官深部病灶的穿刺,实现多方向调整穿刺角度、提高穿刺精度、减少暴露在射线下的次数、减少重要脏器损伤风险。
具体的,一种CT引导经皮病灶辅助定位穿刺装置,包括辅助定位装置(2)、C型支架工作臂(3)、C型支架连接杆(4)、C型支架备用臂(5)、辅助定位垫(6)、辅助定位摄像头(8)、专用校准装置(9)、角度调整装置(10)、穿刺终端(11)、图像处理与显示***(12)、控制***(13)和专用小车(14);所述的C型支架工作臂(3)及备用臂(5)连接形成双C型支架,所述C型支架的每一臂支脚下方设有凹槽,稳定放置于CT床(7)两侧凸脊上,C型支架每一臂横截面有上下两个凹槽,上方凹槽铺设四芯电缆(15),下方凹槽内安装轨道滑块(16),所述轨道滑块与所述角度调整装置(10)一端连接,所述角度调整装置另一端连接所述穿刺终端(11);所述辅助定位摄像头(8)安装于CT床(7)正上方天花板,所述辅助定位垫(6)放置于CT床(7)上部床面的最低平面,所述辅助定位装置(2)在穿刺前安放于CT床上,随病人一起经CT扫描架扫描;所述辅助定位垫(6)和辅助定位装置(6)上包括能被所述辅助定位摄像头识别的感应点,所述辅助定位摄像头(8)用于采集所述辅助定位垫(6)和辅助定位装置(2)的感应点的图像信息,并传输至所述的图像处理与显示***(12),所述图像处理与显示***(12)用于计算得到各感应点坐标信息,所述控制***(13)用于接收所述图像处理与显示***(12)处理后的参数,生成进针指令,用于对穿刺定位与穿刺操作进行控制。
优选地,所述的辅助定位装置(2)为与所述的C型支架工作臂(3)相同形状、相同高度的C型支架,一块工程塑料所制的三角形薄片水平固定在所述辅助定位装置(2)顶端且平行于CT床面,该薄片距CT床面高度为常数参数H,在所述三角形薄片三个顶点处为能被所述辅助定位摄像头(8)捕捉到的感应点,所述感应点为生物陶瓷材料所制的小球,用于CT扫描时作参考点,所述的辅助定位装置(2)在穿刺前随病人一起进入CT扫描架,CT成像后在CT图像上用于确定病灶点与入针点的空间坐标。
优选地,所述辅助定位垫(6)为“L”型薄塑胶垫,放置于CT床上部床面的最低平面,在所述的辅助定位垫(6)上包括O、X、Y三个能被所述辅助定位摄像头(8)捕捉到的感应点,直线OX与OY成直角;所述的辅助定位摄像头(8)安装于CT床(7)正上方天花板,获取下方CT床区域水平图像,以O为坐标原点、OX为X轴、OY为Y轴建立水平直角坐标系,同时所述辅助定位装置(2)距CT床表面的高度H为常数,以垂直于CT床向上为z轴正方向、根据右手系原理建立O-XYZ空间直角坐标系,所述图像处理与显示***(12)根据病灶点、入针点坐标计算设计出进针路径;根据计算得出的C型支架位置移动所述双C型支架时,所述辅助定位摄像头(8)实时获取C型支架工作臂(3)和所述C型支架备用臂(5)的图像信息,传输到所述图像处理与显示***(12)进行图像识别,再将识别后的误差信息同步传输至所述控制***(13),用于校正位置。
优选地,所述的角度调整装置(10)包括轨道滑块(16)、云台底座(17)、微型云台(18)和刚性连接杆(19),所述云台底座(17)一端固定于所述轨道滑块(16),所述云台底座(17)另一端连接所述微型云台(18),所述刚性连接杆(19)一端固定于所述微型云台(18),所述刚性连接杆(19)另一端固定于所述穿刺终端(11)。
优选地,所述轨道滑块(16)包括滚轮组(23)、阻尼器(24)和滑块外壳(25);所述轨道滑块(16)固定于所述云台底座(17);所述云台底座(17)包括第一伺服电机(26)、第一伺服电机控制器(27)、第二伺服电机控制器(28)、第二伺服电机(29)、第一电缸推杆(30)和电缸外壳(31);所述轨道滑块(16)通过所述第一伺服电机控制器(27)控制所述第一伺服电机(26)驱动所述滚轮组(23)在轨道内滑动,所述阻尼器(24)用于为所述轨道滑块(16)的滑动提供阻尼;所述第二伺服控制器(28)与第二伺服电机(29)连接,所述第二伺服电机(29)与所述电缸外壳(31)连接,所述第一电缸推杆(30)固定于所述微型云台(18),所述第二伺服电机(29)用于驱动第一电缸推杆(30)伸缩,进行改变所述微型云台(18)的高度。
优选地,所述的微型云台(18)包括左半球(182)、中央工作槽(183)、右半球(181)和可旋转基座(184),所述刚性连接杆(19)的一端固定在所述中央工作槽(183)中心,所述刚性连接杆(19)以所述中央工作槽(183)中心沿所述中央工作槽(183)前后旋转,所述刚性连接杆(19)可以前后旋转180°,所述中央工作槽(183)在所述可旋转基座(184)上旋转,所述可旋转基座(184)可以水平旋转360°。
优选地,所述的穿刺终端(11)包括第三伺服电机(20)、可扭曲金属管组(21)和穿刺针筒(22);所述第三伺服电机(20)包括微型电机(32)、第三伺服电机控制器(33)和电机外壳(34),所述电机外壳(34)以螺纹方式固定在所述刚性连接杆(19)上;所述穿刺针筒(22)包括第二电缸推杆(35)、针头(36)和针筒外壳(37),所述针筒外壳(37)固定于所述可扭曲金属管组(21)一端,所述可扭曲金属管组(21)另一端固定于所述电机外壳(34),所述第三伺服电机(20)与所述第二电缸推杆(35)连接。
优选地,所述的专用校准装置(9)为六面都布满直径1mm的圆形通孔的塑料立方体,在穿刺前将所述专用校准装置(9)放置于空的CT床上进行模拟穿刺,在所述专用校准装置(9)上指定在一条直线上的两个孔,控制穿刺装置执行自动穿刺操作,观察穿刺操作是否符合设定,进行精度校准。
优选地,所述的控制***(13)包括主控制器(13)、第一伺服电机控制器(27)、第二伺服电机控制器(28)、第三伺服电机控制器(33)和微型云台控制器,除所述主控制器(13)单独作为一个组件外,其余控制器均与相应执行机构集成在一起;所述第一伺服电机控制器(27)、所述第二伺服电机控制器(28)、第三伺服电机控制器(33)和微型云台控制器皆由所述主控制器(13)控制。
优选地,所述专用小车(14)高度、宽度都与CT床相同,可收纳所述C型支架及附属机构,在特殊情况下,也可配合C型支架作为单独穿刺辅助装置使用。
本发明根据CT成像图确定经皮穿刺进针点、调整穿刺角度,①穿刺前,专用校准装置放置于CT床上模拟受检者,由辅助定位摄像头获取辅助定位垫和辅助定位装置上感应点的图像,以辅助定位垫上OXY点生成平面直角坐标系,得到辅助定位装置上感应点在OXY坐标系下的平面坐标,由辅助定位装置距CT床上部床面的最低平面的高度H得到高度坐标Z,建立O-XYZ空间坐标系;②将病人和辅助定位装置一起进入CT扫描架扫描,根据CT扫图像确定病灶点和入针点,再由扫描图上病灶点、入针点与辅助定位装置上P1、P2、P3点的位置关系由图像处理与显示***计算出病灶点、入针点在O-XYZ坐标系下的空间坐标,图像处理与显示***软件计算出角度调整装置的高度和角度,倒推出双C型支架在CT床上的位置;③将双C型支架沿扫描床两侧凸脊柱移动至计算出的位置,在移动过程中,辅助定位摄像头实时获取双C型支架位置,与图像处理与显示***计算出的位置比对,将偏差值传输至图像处理与显示***,在双C型支架移动到位后由图像处理与显示***发出提示信号;④移动双C型支架到位后控制***调节微型云台带动穿刺终端旋转至计算出的角度,针筒中心线即为穿刺引导路线,先使用专用校准装置模拟穿刺操作,待进针路径与设定路径一致后,受检者再躺在CT床上按上述流程进行至穿刺路径确定后、穿刺操作前,先使用模拟穿刺针指引术者在受检者胸壁上消毒、麻醉,并通过CT扫描或所述的辅助定位摄像头进行穿刺前最后的校正。
本发明的有益效果在于:
1、本发明集成度高,穿刺路径的确定由辅助定位的若干部件和图像处理与显示***共同完成,穿刺路径的参数传输至控制***,控制***生成控制指令控制相关执行部件完成穿刺操作,简化了穿刺操作,减少了受检者暴露在射线下的时间。
2、本发明的角度调整装置,在C型支架上左右移动,而且微型云台可升降、旋转,带动穿刺终端覆盖更广的穿刺角度,实现了水平360°、垂直180°范围进针,扩展了穿刺的部位。
3、本发明的自动化程度高,由图像处理与显示***通过病灶点、入针点计算出最佳进针路径,通过控制器进行控制,以及发起或终止穿刺动作,操作全程可控;穿刺终端的位置及角度设定好后,由控制器全程控制穿刺终端自动运行,穿刺动作由穿刺终端在控制***控制下自动完成,避免了人为操作的误差,提高精准度和安全性。
4、本发明精确度高,由辅助定位摄像头获取辅助定位垫上OXY点和辅助定位装置上的P1、P2、P3点,动态校正双C型支架位置,在穿刺操作前设计了专用校准装置进行预穿刺操作,并在穿刺终端部位提供可扭曲金属管组支持手动微调,提高了穿刺的准确性。
5、本发明设计双C型支架,避免了单C型支架重心不稳的问题,且两个支架均可辅助进行穿刺操作,增加了冗余度,减少了支架不稳及损坏导致的意外风险;且双C型支架连接杆上可扩展圆弧型支架,支架吊架还可扩展为多个,可满足同时进行多部位穿刺操作的需求。
6、本发明所配支架小车宽度与CT床相同,可收纳双C型支架及附属机构,在特殊情况下,也可配合双C型支架作为单独穿刺辅助装置使用。
附图说明
图1是本发明提出的一种CT引导辅助定位穿刺装置结构图。
图2是本发明提出的一种CT引导辅助定位穿刺装置侧视图。
图3是本发明提出的一种CT引导辅助定位穿刺装置中C型支架工作臂正视图。
图4是本发明提出的一种CT引导辅助定位穿刺装置中C型支架工作臂截面与支架附件图。
图5是本发明提出的一种CT引导辅助定位穿刺装置中角度调整装置与穿刺终端结构图。
图6是本发明提出的一种CT引导辅助定位穿刺装置中微型云台与刚性连接杆结构图。
图7是本发明提出的一种CT引导辅助定位穿刺装置中穿刺终端详细结构图。
图8为应用本发明行经皮病灶穿刺的工作示意图1。
图9为应用本发明行经皮病灶穿刺的工作示意图2。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1、2、3所示,一种CT引导经皮病灶辅助定位穿刺装置,包括辅助定位装置2、C型支架工作臂3、C型支架连接杆4、C型支架备用臂5、辅助定位垫6、辅助定位摄像头8、专用校准装置9、角度调整装置10、穿刺终端11、图像处理与显示***12、控制***13和专用小车14。所述的C型支架工作臂3及备用臂5连接形成双C型支架,所述C型支架工作臂3及备用臂5的每一臂支脚内侧设有凹槽,稳定放置于CT床7两侧凸脊上。所述C型支架工作臂3下方内侧设有轨道,所述角度调整装置10沿轨道移动,所述角度调整装置10的另一端固定于所述穿刺终端11。所述辅助定位垫6为“L”型薄塑胶垫,放置于CT床上部床面的最低平面,在所述的辅助定位垫6上包括O、X、Y三个能被所述辅助定位摄像头8捕捉到的感应点,直线OX与OY成直角。所述辅助定位装置2为与所述的C型支架工作臂3相同形状、相同高度的C型支架,一块工程塑料所制的三角形薄片水平固定在所述辅助定位装置2的顶端且平行于CT床面,该薄片距CT床上部床面最低水平面的高度为常数参数H;在所述三角形薄片三个顶点处为能被所述辅助定位摄像头8捕捉到的感应点,所述感应点为生物陶瓷材料所制的小球,用于CT扫描时作参考点;所述的辅助定位装置2在穿刺前安放于CT床上,随病人一起经CT扫描架扫描。所述辅助定位摄像头8安装于CT床7正上方天花板,所述辅助定位摄像头8用于采集所述辅助定位垫6上的O、X、Y三个感应点,传输至所述图像处理与显示***12,用于建立水平直角坐标系,再根据所述辅助定位装置2距CT床7上部床面的最低平面的高度H得到竖直方向刻度,上述坐标信息传输至所述的图像处理与显示***用于生成统一的空间直角坐标系O-XYZ。在定位穿刺进针点和进针路径时,所述辅助定位摄像头8捕捉所述辅助定位装置2上的三个感应点的图像信息,并传输至所述的图像处理与显示***12,所述图像处理与显示***12用于计算得到各感应点的坐标信息。所述辅助定位装置2与病人一起进入CT扫描架扫描,在CT图上确定病灶点和入针点后,与CT图上所述辅助定位装置2三个定位点的位置关系换算得出病灶点、入针点在O-XYZ坐标系下的空间坐标,再由所述图像处理与显示***计算得出进针路径、进针角度,得以确定所述C型支架工作臂3在CT床的位置;移动所述的C型支架工作臂3至所述图像处理与显示***计算所得位置,在移动过程中,所述辅助定位摄像头8实时采集C型支架工作臂3的位置信息,传输至所述图像处理与显示***12分析计算实时位置坐标和误差值,所述图像处理与显示***12再将误差值传输至所述控制***13,用于进行误差调节。所述C型支架工作臂3移动到位后,所述图像处理与显示***12发出提示,所述控制***13按进针角度换算成所述角度调整装置10的位置坐标与所述穿刺终端11的角度信息,生成控制指令,控制所述角度调整装置10在所述C型支架工作臂3上的位置,并调整所述角度调整装置10使所述穿刺终端11的位置与角度符合进针设定,所述穿刺终端11在设定参数控制下进行穿刺操作。所述的专用校准装置9为六面都布满直径1mm的圆形通孔的塑料立方体,在穿刺前将所述专用校准装置9放置于空的CT床7上进行模拟穿刺,在所述专用校准装置9上指定在一条直线上的两个孔,控制穿刺装置执行自动穿刺操作,观察穿刺操作是否符合设定,根据校准结果对所述的角度调整装置进行精度校准,以保证穿刺定位与进针路径符合***设定。
如图4所示,所述C型支架工作臂3横截面有上下两个凹槽,上方凹槽铺设四芯电缆15,用于供电和传输控制信号,下方凹槽内安装所述角度调整装置10,所述角度调整装置10包括轨道滑块16、云台底座17、微型云台18和刚性连接杆19,所述轨道滑块16安装于所述C型支架工作臂3下方凹槽内,所述云台底座17一端固定于所述轨道滑块16、另一端连接所述微型云台18,所述刚性连接杆19一端固定于所述微型云台18、另一端固定于所述穿刺终端11,通过所述微型云台18旋转带动所述穿刺终端11转动调节进针角度,可在前后180°、水平360°旋转改变空间方位,以增加穿刺操作可覆盖的角度。所述穿刺终端11包括第三伺服电机20、可扭曲金属管组21和针筒22。所述第三伺服电机20输出驱动所述针筒22进行穿刺作业。所述可扭曲金属管组21用于所述针筒22微调穿刺位置与角度。
如图5所示,所述轨道滑块16包括滚轮组23、阻尼器24和滑块外壳25,所述轨道滑块16固定于所述微型云台底座17。所述云台底座17包括第一伺服电机26、第一伺服电机控制器27、第二伺服电机控制器28、第二伺服电机29、第一电缸推杆30和电缸外壳31。所述轨道滑块16通过所述第一伺服电机控制器27控制所述第一伺服电机26驱动所述滚轮组23在轨道内滑动,所述阻尼器24用于为所述轨道滑块16的滑动提供阻尼;所述第二伺服控制器28与第二伺服电机29连接,所述第二伺服电机29与所述电缸外壳31连接,所述第一电缸推杆30固定于所述微型云台18,所述第二伺服电机29用于驱动第一电缸推杆30伸缩,进行改变所述微型云台18的高度。
如图6所示,所述微型云台18包括左半球182、中央工作槽183、右半球181和可旋转基座184,所述刚性连接杆19的一端固定在所述中央工作槽183的中心,所述刚性连接杆19在所述中央工作槽183内以所述中央工作槽183的中心为圆心前后旋转,所述中央工作槽183在所述可旋转基座184上旋转,所述刚性连接杆19可以覆盖前后180°,水平360°的区域。
如图7所示,所述穿刺终端11包括第三伺服电机20、可扭曲金属管组21和针筒22,第三伺服电机包括微型电机32、第三伺服电机控制器33,电机外壳34。所述电机外壳34上设有与所述刚性连接杆19连接的螺纹孔;所述可扭曲金属管组21包括4根可扭曲金属管,所述可扭曲金属管组21的一端固定于所述电机外壳34,另一端连接所述针筒22,通过所述可扭曲金属管组21的扭曲来微调所述针筒的方位和角度。所述针筒22包括第二微型电缸35、针头36和针筒外壳37。所述第三伺服电机控制器33接收进针指令后,控制所述第二微型电缸35按设定进针速度或力度参数执行进针操作。
如图8、图9所示,受检者38平卧(或侧卧等不限)在CT床7上,所述双C型支架工作臂3位于位置1,所述辅助定位装置2位于病灶点附近区域即可(图9中所示为虚线位置)。建立空间直角坐标系:所述辅助定位摄像头8获取所述辅助定位垫6上感应点O、X、Y的位置信息,传输至所述图像处理与显示***12,以O点为坐标原点、OX方向为x轴正方向、OY方向为y轴正方向,建立OXY平面直角坐标系,所述辅助定位摄像头8获取所述辅助定位装置2上三角形顶点感应点P1、P2、P3的位置信息,传输至所述图像处理与显示***12,得到P1、P2、P3在OXY坐标系下的平面坐标,以垂直于CT床7表面向上为z轴正方向,将所述辅助定位装置2距所述CT床7上部床面的最低平面的高度数值H输入所述图像处理与显示***12,建立O-XYZ空间直角坐标系。获取穿刺位置与角度信息:所述受检者38与所述辅助定位装置2一起进入CT扫描架1扫描,得到包含所述辅助定位装置2感应点P1、P2、P3位置信息的CT扫描图像,在CT图像上确定病灶点A与入针点B,根据其与同在CT扫描图像上的感应点P1、P2、P3的位置关系,计算得到病灶点A与入针点B在O-XYZ空间坐标系内的空间坐标,输入所述图像处理与显示***12,由所述图像处理与显示***12根据病灶点A与入针点B坐标计算出进针路径、穿刺终端位置、穿刺角度和所述的C型支架工作臂3的预计位置,如图9中的位置2;移动所述C型支架工作臂3至计算所得位置:移开所述的辅助定位装置2,沿所述的CT床7前后方向移动所述的C型支架工作臂3,图9中从位置1 到位置2,在移动过程中,所述辅助定位摄像头8实时获取所述C型支架工作臂3的位置信息,传输至所述图像处理与显示***12,与计算所得位置进行比对,指导移动所述C型支架工作臂3,当所述C型支架工作臂3移动至计算所得位置时,所述图像处理与显示***12发出移动到位提示。穿刺操作准备:所述图像处理与显示***12计算得到的进针路径分解为针筒位置与角度两个指标,所述的C型支架工作臂移动至计算所得位置后,所述控制***13接收所述图像处理与显示***12计算所得的坐标参数生成控制指令,按计算所得穿刺位置控制所述角度调整装置10在X方向上移动至计算所得位置,所述微型云台18带动所述刚性连接杆19与所述穿刺终端11旋转,至所述针筒22中心线与计算所得路径平行,所述第一电缸推杆30推动所述微型云台18在Z方向移动至计算所得穿刺位置,由于Y方向已经由所述C型支架工作臂3移动到位,故此时位置即为穿刺位置。自动穿刺:在所述控制***13中指定进针速度或力度,所述第三伺服电机32在此参数下驱动所述第二电缸推杆35带动所述针头36进行穿刺操作;当针头抵达目标点A后,进针操作停止,在穿刺参数设定完成至针头抵达目标点止,所述辅助定位摄像头8实时采集所述针头36的位置信息,并传输至所述图像处理与显示***12与计算所得数据进行比对,得到的实时误差信息同步传输至所述控制器13,用于进行误差调节,以保证穿刺路径与设计路径一致。穿刺操作进行中或完成后需要退针时,控制***设计了“一键复位”功能,可随时中止进针操作并按设定的退针速度退出病人体内回到初始位置。如图9所示,穿刺操作可在非C型支架工作臂平面内进行,扩展了穿刺角度覆盖的范围,提高了病人穿刺的灵活性和安全性。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种CT引导经皮病灶辅助定位穿刺装置,包括辅助定位装置(2)、C型支架工作臂(3)、C型支架连接杆(4)、C型支架备用臂(5)、辅助定位垫(6)、辅助定位摄像头(8)、专用校准装置(9)、角度调整装置(10)、穿刺终端(11)、图像处理与显示***(12)、控制***(13)和专用小车(14);所述的C型支架工作臂(3)及备用臂(5)连接形成双C型支架,所述C型支架的每一臂支脚下方设有凹槽,稳定放置于CT床(7)两侧凸脊上,C型支架每一臂横截面有上下两个凹槽,上方凹槽铺设四芯电缆(15),下方凹槽内安装轨道滑块(16),所述轨道滑块与所述角度调整装置(10)一端连接,所述角度调整装置另一端连接所述穿刺终端(11);所述辅助定位摄像头(8)安装于CT床(7)正上方天花板,所述辅助定位垫(6)放置于CT床(7)上部床面的最低平面,所述辅助定位装置(2)在穿刺前安放于CT床上,随病人一起经CT扫描架扫描;所述辅助定位垫(6)和辅助定位装置(6)上包括能被所述辅助定位摄像头识别的感应点,所述辅助定位摄像头(8)用于采集所述辅助定位垫(6)和辅助定位装置(2)的感应点的图像信息,并传输至所述的图像处理与显示***(12),所述图像处理与显示***(12)用于计算得到各感应点坐标信息,所述控制***(13)用于接收所述图像处理与显示***(12)处理后的参数,生成进针指令,用于对穿刺定位与穿刺操作进行控制。
2.如权利要求1所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述的辅助定位装置(2)为与所述的C型支架工作臂(3)相同形状、相同高度的C型支架,一块工程塑料所制的三角形薄片水平固定在所述辅助定位装置(2)顶端且平行于CT床面,该薄片距CT床面高度为常数参数H,在所述三角形薄片三个顶点处为能被所述辅助定位摄像头(8)捕捉到的感应点,所述感应点为生物陶瓷材料所制的小球,用于CT扫描时作参考点,所述的辅助定位装置(2)在穿刺前随病人一起进入CT扫描架,CT成像后在CT图像上用于确定病灶点与入针点的空间坐标。
3.如权利要求1所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述辅助定位垫(6)为“L”型薄塑胶垫,放置于CT床上部床面的最低平面,在所述的辅助定位垫(6)上包括O、X、Y三个能被所述辅助定位摄像头(8)捕捉到的感应点,直线OX与OY成直角;所述的辅助定位摄像头(8)安装于CT床(7)正上方天花板,获取下方CT床区域水平图像,以O为坐标原点、OX为X轴、OY为Y轴建立水平直角坐标系,同时所述辅助定位装置(2)距CT床表面的高度H为常数,以垂直于CT床向上为z轴正方向、根据右手系原理建立O-XYZ空间直角坐标系,所述图像处理与显示***(12)根据病灶点、入针点坐标计算设计出进针路径;根据计算得出的C型支架位置移动所述双C型支架时,所述辅助定位摄像头(8)实时获取C型支架工作臂(3)和所述C型支架备用臂(5)的图像信息,传输到所述图像处理与显示***(12)进行图像识别,再将识别后的误差信息同步传输至所述控制***(13),用于校正位置。
4.如权利要求1所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述的角度调整装置(10)包括轨道滑块(16)、云台底座(17)、微型云台(18)和刚性连接杆(19),所述云台底座(17)一端固定于所述轨道滑块(16),所述云台底座(17)另一端连接所述微型云台(18),所述刚性连接杆(19)一端固定于所述微型云台(18),所述刚性连接杆(19)另一端固定于所述穿刺终端(11)。
5.如权利要求4所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述轨道滑块(16)包括滚轮组(23)、阻尼器(24)和滑块外壳(25);所述轨道滑块(16)固定于所述云台底座(17);所述云台底座(17)包括第一伺服电机(26)、第一伺服电机控制器(27)、第二伺服电机控制器(28)、第二伺服电机(29)、第一电缸推杆(30)和电缸外壳(31);所述轨道滑块(16)通过所述第一伺服电机控制器(27)控制所述第一伺服电机(26)驱动所述滚轮组(23)在轨道内滑动,所述阻尼器(24)用于为所述轨道滑块(16)的滑动提供阻尼;所述第二伺服控制器(28)与第二伺服电机(29)连接,所述第二伺服电机(29)与所述电缸外壳(31)连接,所述第一电缸推杆(30)固定于所述微型云台(18),所述第二伺服电机(29)用于驱动第一电缸推杆(30)伸缩,进行改变所述微型云台(18)的高度。
6.如权利要求4所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述的微型云台(18)包括左半球(182)、中央工作槽(183)、右半球(181)和可旋转基座(184),所述刚性连接杆(19)的一端固定在所述中央工作槽(183)中心,所述刚性连接杆(19)以所述中央工作槽(183)中心沿所述中央工作槽(183)前后旋转,所述刚性连接杆(19)可以前后旋转180°,所述中央工作槽(183)在所述可旋转基座(184)上旋转,所述可旋转基座(184)可以水平旋转360°。
7.如权利要求1所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述的穿刺终端(11)包括第三伺服电机(20)、可扭曲金属管组(21)和穿刺针筒(22);所述第三伺服电机(20)包括微型电机(32)、第三伺服电机控制器(33)和电机外壳(34),所述电机外壳(34)以螺纹方式固定在所述刚性连接杆(19)上;所述穿刺针筒(22)包括第二电缸推杆(35)、针头(36)和针筒外壳(37),所述针筒外壳(37)固定于所述可扭曲金属管组(21)一端,所述可扭曲金属管组(21)另一端固定于所述电机外壳(34),所述第三伺服电机(20)与所述第二电缸推杆(35)连接。
8.如权利要求1所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述的专用校准装置(9)为六面都布满直径1mm的圆形通孔的塑料立方体,在穿刺前将所述专用校准装置(9)放置于空的CT床上进行模拟穿刺,在所述专用校准装置(9)上指定在一条直线上的两个孔,控制穿刺装置执行自动穿刺操作,观察穿刺操作是否符合设定,进行精度校准。
9.如权利要求1所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述的控制***(13)包括主控制器(13)、第一伺服电机控制器(27)、第二伺服电机控制器(28)、第三伺服电机控制器(33)和微型云台控制器,除所述主控制器(13)单独作为一个组件外,其余控制器均与相应执行机构集成在一起;所述第一伺服电机控制器(27)、所述第二伺服电机控制器(28)、第三伺服电机控制器(33)和微型云台控制器皆由所述主控制器(13)控制。
10.如权利要求1所述的CT引导辅助定位穿刺装置,其特征在于,所述专用小车(14)高度、宽度都与CT床相同,可收纳所述C型支架及附属机构,在特殊情况下,也可配合C型支架作为单独穿刺辅助装置使用。
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