[实用新型]一种人体胸腹腔三维呼吸运动模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于医疗器械辅助模拟装置领域，具体涉及一种人体胸腹腔三维呼吸运动模拟装置。

背景技术

随着环境污染和生活压力的加剧，癌症已成为困扰人类健康的主要难题之一。对于癌症，手术治疗、化疗和放疗是三大手段，其中放疗由于可以治疗特殊位置肿瘤和对病人身体状态要求低而迅速发展，产生了射波刀等影像引导的立体定位放疗设备。由于放射线的强大杀伤力，需要对肿瘤病灶进行精确定位，而患者的呼吸运动是干扰肿瘤精确定位的主要因素。且与体表的运动呈非线性和时滞关系。这使得在放疗时很难确保射束对目标肿瘤的精确覆盖。传统的控制手段有呼吸门控、主动屏气等，但对患者的呼吸和状态要求严格,且治疗准确率较低。

为解决呼吸带来的肿瘤运动问题，保证放疗的精准性，需要进行精准放疗的呼吸跟踪研究，建立呼吸运动模型以及与之相关联的肿瘤运动模型来对肿瘤位置进行精确定位和预测。

发明内容

本实用新型目的是提供一种人体胸腹腔三维呼吸运动模拟装置，可模拟人体呼吸时胸壁与体内肿瘤的关联性三维运动，为精准放疗的呼吸跟踪研究提供原始数据，也可作为实验平台，验证放疗呼吸跟踪方案的有效性，以作为医疗示教或科研仪器。

本实用新型的技术方案是：一种人体胸腹腔三维呼吸运动模拟装置，包括底板，垂直固定于所述底板上的支架杆一、支架杆二和支架杆三；一端垂直固定在所述支架杆三中部的连架杆一，一端垂直固定在所述支架杆三顶部的连架杆二；分别与所述支架杆一和所述支架杆二的顶端转动连接的转动圆盘一和转动圆盘二，与所述连架杆一另一端转动连接的转动圆盘三，分别设于所述转动圆盘一、所述转动圆盘二和所述转动圆盘三上的弧形凹槽一、弧形凹槽二和弧形凹槽三；一端分别与所述转动圆盘一、所述转动圆盘二和所述转动圆盘三同轴固定连接的偏角杆一、偏角杆二和偏角杆三；与所述偏角杆一、所述偏角杆二和所述偏角杆三的另一端分别转动连接的连杆一、连杆二和连杆三，与所述连杆一、所述连杆二和所述连杆三转动连接的肿瘤模拟块；一端分别固定于所述弧形凹槽一、所述弧形凹槽二和所述弧形凹槽三内的导杆一、导杆二和导杆三；与所述导杆一和导杆二的另一端滑动连接的槽杆一和槽杆二，与所述导杆三另一端转动连接的支撑板；分别与所述槽杆一和所述槽杆二固定连接的燕尾杆一和燕尾杆二；设于所述支撑板上、且与所述燕尾杆一和燕尾杆二的燕尾部分相配合的胸壁模拟块；以及与所述支撑板通过4根弹簧连接的顶板，所述顶板固定连接于所述连架杆二上。

作为优选的技术方案，在所述胸壁模拟块和肿瘤模拟块上分别设有用于采集所述胸壁模拟块和所述肿瘤模拟块当前位置信号的反光球体。

作为优选的技术方案，所述胸壁模拟块与所述支撑板之间采用平面副方式连接。

作为优选的技术方案，所述燕尾杆一和所述燕尾杆二垂直设置。

作为优选的技术方案，所述槽杆一和所述槽杆二分别与所述燕尾杆一和燕尾杆二垂直固定连接。

作为优选的技术方案，所述槽杆一和所述槽杆二分别与所述导杆一和导杆二的另一端通过螺栓滑动连接。

本实用新型的具体原理如下：

通过转动圆盘一、转动圆盘二和转动圆盘三的转动分别带动偏角杆一、偏角杆二和偏角杆三以相同的角速度转动，并通过连杆一、连杆二和连杆三带动肿瘤模拟块产生三维运动；同时分别固连在弧形凹槽一、弧形凹槽二和弧形凹槽三内的导杆一、导杆二和导杆三，在相应转动圆盘的带动下与相应的转动圆盘以相同的角速度转动；导杆一和导杆二通过相应的槽杆和燕尾杆推动胸壁模拟块做X和Y方向的水平运动，导杆三通过推动支撑板，使胸壁模拟块做Z方向竖直运动。通过控制导杆一、导杆二和导杆三与分别对应的偏角杆一、偏角杆二和偏角杆三之间的夹角，改变肿瘤模拟块和胸壁模拟块间的相位差，肿瘤模拟块和胸壁模拟块间的幅值关系通过偏角杆一、偏角杆二和偏角杆三的长度和相应的转动圆盘上弧形凹槽到圆心距离之比来控制，因此，肿瘤模拟块和胸壁模拟块在三维运动时具有运动相关性之外，还可拥有一定的相位差与幅值比，为后续进行体表和肿瘤运动规律的研究提供了一个更为接近真实的模拟装置。

本实用新型的优点是：本实用新型整体采用刚性连接，使装置结构紧凑严谨，采用转动圆盘一、转动圆盘二和转动圆盘三进行三个方向独立传动，实现了模拟肿瘤和胸壁的关联性三维运动，弥补了现有一维、二维模型的缺陷，同时操作简单方便，为解决肿瘤放疗呼吸跟踪研究提供更为准确的运动模型，以作为医疗示教或科研仪器，并验证呼吸运动补偿对于图像引导的放射疗法的精确定位作用。

附图说明