專利名稱：可換向核磁兼容穿刺針夾具的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械領域，屬于機械與醫學交叉的前沿學科，特別是涉及應用于核磁共振環境下的針刺機械手機構
背景技術：
當前，進行胸、腹、盆腔軟組織局部放射治療手術的主要方法是微創近距離粒子放射治療。手術過程通過針刺將放射性粒子植入前列腺和胸腹腔軟組織，進行局部放射治療。而通常手動執行的針刺手術，大多要面對精度差、無法實時成像的缺點；對于預先規劃的軌跡，也可能會因為患者身體的移動和針刺對于軟組織的刺激，而無法實現預計的效果，并且由于胸、腹、盆腔的針刺方向不同，手術轉換時較為繁瑣，適應性較差。通過機器手輔助或者機器手實現高精度針刺的手段，可以很好的解決這些問題。核磁共振成像(MRI)與傳統的X射線、CT相比，能夠避免對健康細胞的X射線輻射，且有優良的軟組織分辨力和精確幾何學特性，可以更加準確的探出病變區域，以確保合理的軌跡優化，并且對病變部分的判斷更加準確，以確保植入粒子的位置精度。現有的針刺機構有外置絲杠螺母傳動，此種機構往往尺寸大，結構不緊湊，不利于實現模塊化要求。

發明內容
本發明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種克服手術過程中成像效果不及時和軌跡規劃難的弊端，能夠極大程度的提高手術的精度的可換向核磁兼容穿刺針夾具。本發明的可換向核磁兼容穿刺針夾具，它包括裝針模塊、換向模塊以及機架模塊，所述的裝針模塊包括旋轉驅動機構，所述的旋轉驅動機構的轉動輸出端與端蓋相連，所述的端蓋與其上開有內孔的圓柱形絲杠的左端固定相連，一個螺母設置在所述的絲杠內孔內并與之螺紋連接，在所述的絲杠外套有其外壁上沿軸向及周向間隔開有多個錐形槽的圓柱形殼體，在所述的絲杠和殼體之間設置有滾珠，在位于所述的絲杠尾部后面的殼體內孔上開有花鍵槽，在所述的殼體內孔中設置有與所述的花鍵槽能夠滑動配合的滑塊，一個針套前部與螺母固定相連并且針套的后部與滑塊固定相連，在所述的針套內固定有手術針；所述的換向模塊包括依次固定相連設置的端蓋以及彈簧座筒，一個其內開有內孔的釋放按鈕插在所述的端蓋的內孔內并且與之能夠滑動配合，在所述的釋放按鈕與端蓋的端面之間安裝有回復彈簧，在所述的彈簧座筒的內孔內設置有銷座，在所述的銷座的圓周方向上設置有與所述的錐形槽能夠插合配合的多個止動銷，在所述的彈簧座筒的內孔側壁上安裝有多個與所述的止動銷一一對應設置的彈簧座，在所述的止動銷和與之對應設置的彈簧座的開孔內裝有止動彈簧，所述的釋放按鈕的前部與所述的止動銷的外壁之間為楔形配合；所述的機架模塊包括其內開有內孔的圓柱形換向主體，所述的換向主體的左、右側壁分別連接有分度軸，所述的分度軸分別通過連接結構能夠與基座在不同設定的角度相連，所述的殼體依次穿過釋放按鈕、端蓋、彈簧座筒以及換向主體的內孔設置，所述的彈簧座筒以及銷座的右側端面與換向主體左側端面固定相連。
本發明夾具能夠在核磁儀有限空間內輔助完成針刺手術，結構靈活，克服手術過程中成像效果不及時和軌跡規劃難的弊端，能夠極大程度的提高手術的精度，手術的成功性和完善性，從而為核磁共振成像(MRI)引導機器人輔助微創外科手術開辟了新的途徑。首先，在裝針模塊殼體上軸向分布一系列錐形槽，這樣可以調節裝針模塊在換向模塊的具體位置，便于適應不同類型的穿刺手術；其次，由于換向模塊上止動銷的存在，裝針模塊可以實現快速裝夾，并且止動銷周向均布三個，可以自動對中，釋放按鈕可以使裝針模塊裝取更加方便；最后，機架模塊上分度軸和均布的定位球，由于彈簧的作用可以實現不同位置的定位，方便進行諸如前列腺放射治療，胸、腹腔穿刺治療等不同方向的手術。由于整體采用模塊化設計，此夾具可以安裝在任何現有核磁共振兼容機器人之上，提高手術效率。


圖I為本發明的可換向核磁兼容穿刺針夾具的整體結構示意圖；圖2是圖I所示的夾具中的裝針模塊的結構示意圖；圖3是圖2所示的裝針模塊的A向示意圖；圖4是圖I所示的夾具中的換向模塊的結構示意圖；圖5是圖I所示的夾具中的機架模塊的主視圖；圖6是圖5所示的機架模塊的俯視圖；圖7是圖5所示的機架模塊的A-A向視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作以詳細描述。如附圖所示本發明的可換向核磁兼容穿刺針夾具，它包括裝針模塊、換向模塊以及機架模塊，所述的裝針模塊包括旋轉驅動機構，所述的旋轉驅動機構的轉動輸出端與端蓋2相連，所述的端蓋與其上開有內孔的圓柱形絲杠4的左端固定相連，一個螺母19設置在所述的絲杠內孔內并與之螺紋連接，在所述的絲杠外套有其外壁上間隔開有多個錐形槽的圓柱形殼體3，在所述的絲杠和殼體之間設置有滾珠，在位于所述的絲杠尾部后面的殼體內孔上開有花鍵槽，在所述的殼體內孔中設置有與所述的花鍵槽能夠滑動配合的滑塊12，一個針套11前部與螺母固定相連并且針套的后部與滑塊固定相連，在所述的針套內固定有手術針I ;所述的換向模塊包括依次固定相連設置的端蓋7以及彈簧座筒16，一個其內開有內孔的釋放按鈕5插在所述的端蓋的內孔內并且與之能夠滑動配合，在所述的釋放按鈕與端蓋的端面之間安裝有回復彈簧6，在所述的彈簧座筒的內孔內設置有銷座8，在所述的銷座的圓周方向上設置有與所述的錐形槽能夠插合配合的多個止動銷18，在所述的彈簧座筒的內孔側壁上安裝有多個與所述的止動銷一一對應設置的彈簧座9，在所述的止動銷和與之對應設置的彈簧座的開孔內裝有止動彈簧17，所述的釋放按鈕的前部與所述的止動銷18的外壁之間為楔形配合以使所述的止動銷沿徑向運動；所述的機架模塊包括其內開 有內孔的圓柱形換向主體10，所述的換向主體的左、右側壁分別連接有分度軸14，所述的分度軸分別通過連接結構能夠與基座在不同設定的角度相連，所述的殼體依次穿過釋放按鈕、端蓋、彈簧座筒以及換向主體的內孔設置，所述的彈簧座筒以及銷座的右側端面與換向主體的左側端面固定相連。
優選的所述的旋轉驅動機構包括電機,所述的電機軸通過現有的球鏈傳動結構與所述的端蓋固定相連。整個機構在手術過程中由于受人體組織的力的作用而發生微量變形時，球鏈可以起到微量的補償偏轉和移動位移的作用。所述的連接結構可以包括設置在分度軸圓周方向上的多個定位孔，在每一個所述的定位孔內從下至上依次設置有定位球和彈簧，螺栓穿過所述的彈簧與所述的定位孔螺紋配合相連。優選的定位球13為6個并且沿分度軸周向均勻分布。優選的止動銷為三個并且沿銷座周向均布。下面再結合每一幅圖對本發明加以詳細說明圖2-3中，手術針1，螺母19，針套11，滑塊12固聯在一起，絲杠4與螺母19之間
為螺紋配合，電動機通過球鏈傳動，帶動端蓋2旋轉，端蓋2與絲杠4之間為便于安裝優選的通過銷連接，絲杠4隨之轉動，由于殼體3，滑塊12之間為花鍵配合，故不可轉動，這樣運動就由電機的旋轉轉化成針刺運動，此外，為減少摩擦，殼體3，絲杠4之間有一系列小球，其整個配合關系與直線軸承類似。圖4中將釋放按鈕5往右推，釋放按鈕5與止動銷18之間為楔形配合，從而使止動銷18向下移動，此時可以將裝針模塊插入或取出，彈簧6與彈簧17起復位作用。其中彈簧座9，止動彈簧17，止動銷18，銷座8優選的沿周向均勻分布，可以為三個。圖5-7中，分度軸14，換向主體10可以通過鍵聯接，可繞機座15轉動，定位球13可以沿周向均勻分布，根據需要設置，如6個，可以實現對換向主體10三個位置定位，從而實現轉化方向。圖I中裝針模塊裝配好之后，可以直接插入換向模塊之中，其中裝針模塊殼體軸向有錐形槽，錐形槽的數量根據需要設置，如可以為4個或5個，用來調整裝針模塊軸向初始位置。進行盆腔穿刺手術之時，換向模塊水平放置；胸腹腔手術時，則轉動換向模塊，使其豎直向下。
權利要求
1.可換向核磁兼容穿刺針夾具，其特征在于它包括裝針模塊、換向模塊以及機架模塊，所述的裝針模塊包括旋轉驅動機構，所述的旋轉驅動機構的轉動輸出端與端蓋相連，所述的端蓋與其上開有內孔的圓柱形絲杠的左端固定相連，一個螺母設置在所述的絲杠內孔內并與之螺紋連接，在所述的絲杠外套有其外壁上沿軸向及周向間隔開有多個錐形槽的圓柱形殼體，在所述的絲杠和殼體之間設置有滾珠，在位于所述的絲杠尾部后面的殼體內孔上開有花鍵槽，在所述的殼體內孔中設置有與所述的花鍵槽能夠滑動配合的滑塊，一個針套前部與螺母固定相連并且針套的后部與滑塊固定相連，在所述的針套內固定有手術針；所述的換向模塊包括依次固定相連設置的端蓋以及彈簧座筒，ー個其內開有內孔的釋放按鈕插在所述的端蓋的內孔內并且與之能夠滑動配合，在所述的釋放按鈕與端蓋的端面之間安裝有回復彈簧，在所述的彈簧座筒的內孔內設置有銷座，在所述的銷座的圓周方向上設置有與所述的錐形槽能夠插合配合的多個止動銷，在所述的彈簧座筒的內孔側壁上安裝有多個與所述的止動銷一一對應設置的彈簧座，在所述的止動銷和與之對應設置的彈簧座的開孔內裝有止動彈簧，所述的釋放按鈕的前部與所述的止動銷的外壁之間為楔形配合；所述的機架模塊包括其內開有內孔的圓柱形換向主體，所述的換向主體的左、右側壁分別連接有分度軸，所述的分度軸分別通過連接結構能夠與基座在不同設定的角度相連，所述的殼體依次穿過釋放按鈕、端蓋、彈簧座筒以及換向主體的內孔設置，所述的彈簧座筒以及銷座的右側端面與換向主體左側端面固定相連。
2.根據權利要求I所述的可換向核磁兼容穿刺針夾具，其特征在于所述的旋轉驅動機構包括電機，所述的電機軸通過球鏈傳動結構與所述的端蓋固定相連。
3.根據權利要求I所述的可換向核磁兼容穿刺針夾具，其特征在于所述的連接結構包括設置在分度軸圓周方向上的多個定位孔，在每ー個所述的定位孔內從下至上依次設置有定位球和彈簧，螺栓穿過所述的彈簧與所述的定位孔螺紋配合相連。
4.根據權利要求3所述的可換向核磁兼容穿刺針夾具，其特征在于所述的定位球為6個并且沿分度軸周向均勻分布。
5.根據權利要求4所述的可換向核磁兼容穿刺針夾具，其特征在于所述的優選的止動銷為三個并且沿銷座周向均布。
全文摘要
本發明公開了可換向核磁兼容穿刺針夾具，它包括裝針模塊、換向模塊以及機架模塊，裝針模塊包括旋轉驅動機構，旋轉驅動機構的轉動輸出端與端蓋相連，螺母設置在絲杠內孔內并與之螺紋連接，在絲杠外套有其外壁上沿軸向及周向間隔開有多個錐形槽的圓柱形殼體，在殼體內孔中設置有與殼體內孔上的花鍵槽能夠滑動配合的滑塊；換向模塊包括依次固定相連設置的端蓋以及彈簧座筒，一個其內開有內孔的釋放按鈕插在端蓋的內孔內并且與之能夠滑動配合，在彈簧座筒的內孔內設置有銷座，在銷座的圓周方向上設置有與錐形槽能夠插合配合的多個止動銷；機架模塊包括其內開有內孔的換向主體，換向主體與基座能夠在不同的方向上固定相連。本夾具提高了手術的精度。
文檔編號A61M36/12GK102657548SQ20121012420
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者姜杉, 孫福德 申請人:天津大學