[发明专利]一种具有电磁环境兼容性的医用冗余保护线运动搭载模块

说明书

本发明提供了一种具有电磁环境兼容性的医用冗余保护线运动搭载模块，其构造是由前至后依次包括有前端组件、导轨组件、滑块组件、后端组件，在前端组件和后端组件中分别安装有前端同步轮和后端同步轮，通过同步带与滑块组件中的前后各一个夹紧卡扣相联结；该搭载模块的滑块基体、内卡扣、外卡扣、滑轮、导轨基体、端盖、支撑座、封闭侧盖、通孔侧盖、前端同步轮、后端同步轮和外接同步轮等均采用树脂材料3D打印而成，轴承、螺丝、螺钉等为陶瓷或尼龙材料；外接同步轮与后端同步轮共同构成了冗余传驱动结构。本发明具有电磁环境兼容性、冗余安全可靠性、灵活可移植性和模块轻量化等优点，通用性与组合性强，能满足多医用场合手术机器人设计应用。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及模块轻量化设计及应用，具体地，涉及一种具有电磁环境兼容性的医用冗余保护线运动搭载模块。

背景技术

微创是现代医学外科具有革命性进步的前沿技术，介入治疗是微创技术最典型的一类应用，主要包括有血管性介入技术，如冠状动脉造影、溶栓、支架放置等，和非血管性介入技术，如经皮穿刺活检或消融等。时至今日，该项技术既可由医生独立手工操作，亦可在机器人辅助下共同完成。随着科学技术和现代医疗水平的不断提高，机器人灵敏精细的高精度动作、高稳定性、高效率等优点，使得医疗机器人产业进入快速新兴发展阶段，加之国内外巨大的优质医疗服务缺口，展现出了广阔的市场前景和发展活力。

目前，经皮穿刺手术是完成取样活检、消融治疗、放射性粒子植入等临床诊断、根治或姑息所采用的主要方法，应用场合有骨科、肺、乳腺、甲状腺、前列腺等。由于人工穿刺存在成功率低、定位精度不高等问题，使得基于影像引导的机器人辅助穿刺技术成为国内外医工交叉领域的重要应用之一，也是近年来国内外面向临床需求的前沿研究热点之一。CT与MRI作为当前最常见、最常用的医学影像技术，两者不仅其工作原理不同，检查侧重范围也不一样。CT是利用X射线或γ射线成像原理而形成图像，对病人或医生存在放射性危险，需采取相应的防护措施，且短期内不宜多做，而MRI则对人体无辐射损伤，减轻了手术医生的身心疲劳，但共振过程中的振动也会给一些病人带来不适感；对于肺部、钙化灶等检查，CT要优于MRI，而对于乳腺、前列腺等软组织检查，MRI比CT要优越，但MRI对特定人群也存在不适宜，如体内留有金属物品者、危重病人等。

在机器人辅助穿刺手术过程中，当前的研究普遍基于CT(电子计算机断层扫描)或MRI(核磁共振成像)定位图像和电磁跟踪，通过空间几何建模和路径规划的方法对穿刺针进行导引，避开重要的组织器官，实现穿刺。例如Tie-Feng Zhang等人在《Lesionpositioning method of a CT-guided surgical robotic system for minimallyinvasive percutaneous lung》提出的一种基于CT引导的六自由度经皮肺穿刺手术机器人；公开号为202010207981.2的中国专利，公开了一种用于穿刺手术机器人CT舱内三维影像重建和定位分析系统；公开号为202010659954.9的中国专利，公开了一种核磁共振下穿刺手术定位机器人；等等，均在特定对象与一定程度上，可实现穿刺作业任务及满足穿刺要求。

进一步，对公开文献检索发现：现有的穿刺手术机器人设计几乎都以实现功能、确保安全与提高穿刺精度为主，鲜有关注电磁兼容性问题，换言之，实践中不可避免地存在机器人系统干扰磁场或引起图片失真，如伪影等，而影像设备也会对机器人系统的动作性能造成干扰，忽视了电磁兼容性对穿刺精度的相互影响。近年来，钛合金以其优良的生物相容性，在医学领域的应用日渐突出，根据其性质，在抗电磁干扰方面具有明显的优势，但完全用于穿刺手术机器人设计，其成本高昂，制造与维护等也会带来一系列问题，仍存在一定局限性，应用拓展效果还有待考量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷与不足，本发明的目的是提供一种具有电磁环境兼容性的医用冗余保护线运动搭载模块，在保证电磁环境兼容性、冗余安全可靠性、灵活可移植性和模块轻量化的同时，尽可能增加其可拓展性，以满足多种手术场合的适用性，实现多样互通与物超所值。