[实用新型]一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人，属于医疗器械技术领域。

背景技术

穿刺手术是临床中常见的一种微创外科手术，医生在医学影像的引导下，将穿刺针经皮肤穿刺至病灶区域，为活检或介入治疗建立通道。微创手术具有创伤小,疼痛轻、恢复快等特点,对手术操作的精准性、稳定性和医生的技能也提出了较高的要求。利用机器人协助医生在磁共振实时影像的引导下完成手术，不仅定位精度高、灵巧性强，而且对患者造成的创伤小，便于术后恢复。但是由于核磁共振仪工作空间狭窄，此类机器人的结构必须十分紧凑，同时需要能在核磁共振仪的高场强磁场中正常工作，并不得对磁共振成像产生干扰，即具有磁共振兼容特性。因此，磁共振兼容的穿刺手术机器人不能照搬通用手术机器人的构型、驱动、材料和传感器设计方案。

磁共振兼容穿刺手术机器人不能采用传统电机作为驱动器，目前可行的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和超声波/压电电机驱动，其中气压驱动具有磁共振兼容性好、功率-质量比大、清洁、结构简单、易维护等优点，是一种比较理想的驱动方式。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种能在核磁共振仪狭小空间和高场强磁场中工作，同时不会对磁共振成像产生干扰的气动穿刺手术机器人。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人，具有结构简单、节省空间、安全可靠等特点，且通过气压驱动控制穿刺针六个自由度的独立运动，能够在核磁共振仪的狭小空间和高场强磁场中工作，同时不会对磁共振成像产生干扰，定位精准高效。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人，包括依次相连的定位模块、穿刺定向模块、进针模块；

定位模块用于实现穿刺针在磁共振成像设备中沿轴向、径向与周向的移动定位；

穿刺定向模块用于调整定位穿刺针的穿刺角度；

进针模块用于实现对穿刺针进针与退针运动的自动控制。

优选的，所述定位模块包括无杆气缸、直线导轨、环形导轨、升降机构及第一气缸；

其中，所述无杆气缸及直线导轨平行且相对设置于磁共振成像设备的床板两侧，无杆气缸及直线导轨上分别设置有相适配的无杆气缸滑块及直线导轨滑块；无杆气缸滑块及直线导轨滑块上各设置有一个支架，两侧支架分别通过连接板固定于无杆气缸滑块及直线导轨滑块上；环形导轨安装于两侧支架上，且环形导轨所在平面垂直于无杆气缸的中心轴线；

环形导轨上设置有两个环形导轨滑块，两个环形导轨滑块之间通过滑块连杆铰接；升降机构的上平台安装于其中一个环形导轨滑块前侧，且升降机构的升降轨迹线经过环形导轨的圆心；另一个环形导轨滑块及其相近一侧的支架前侧分别设置有第一L型连接块、第二L型连接块，第一气缸的活塞杆顶端及缸筒末端分别铰接于第一L型连接块及第二L型连接块上，通过第一气缸的伸缩控制两个环形导轨滑块沿环形导轨的滑动。

通过无杆气缸、第一气缸及升降机构来实现穿刺针在磁共振成像设备中沿轴向、径向与周向这三个自由度上的移动定位。

优选的，所述升降机构采用剪叉式升降机，运行稳定可靠。

优选的，所述穿刺定向模块包括底板、两个轴承支座、转轴、第二气缸、第三气缸、连杆传动机构及壳体；

其中，两个轴承支座通过底板固定于升降机构的下平台底部，转轴水平安装于两个轴承支座上，且转轴的前端延伸至轴承支座外；转轴的支撑段上沿转轴的直径方向安装有转轴连杆，转轴连杆的顶端与第二气缸的活塞杆顶端铰接；第二气缸的缸筒铰接于底板上，通过第二气缸的伸缩控制转轴的转动；

连杆传动机构包括推杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆，其中第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆之间相互平行；第一连杆、第二连杆长度相同，第三连杆、第四连杆长度相同，第五连杆、第六连杆长度相同；