[发明专利]六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人

说明书

本发明公开了一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人。包括穿戴式背心导轨模块、呼吸运动自适应机器人针座模块、穿刺针六自由度机器人模块；通过穿戴式背心导轨模块支撑呼吸运动自适应机器人针座模块并带动呼吸运动自适应机器人针座模块作姿态调整适应，由穿刺针六自由度机器人模块进行活检穿刺操作和运动；穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，通过四自由度姿态调整模块和进针模块的协同配合带动进针模块上活检穿刺针进行跟随呼吸补偿地进行活检检测协同运动。本发明实现了针穿刺手术过程中CT断面内没有金属致密物，可实现手术过程兼容CT成像，能实现穿刺机器人相对人体高度距离不随呼吸运动改变和可达所有穿刺点。

技术领域

本发明属于医疗器械制造及应用领域的一种针穿刺辅助手术机器人，具体来将，是一种兼容CT的电机外置式六自由度自适应呼吸运动针穿刺机器人及其固定装置。

背景技术

临床上，如果通过CT检查发现肺部有病灶，但无法确信它是感染、非病变感染，还是肿瘤引起的，特别是无法排除恶性肿瘤，就需要进行肺穿刺活检，明确病变性质。肺穿刺也是在CT的定位下穿刺到病灶取出一些组织进行常规检查。但CT导引下穿刺也有缺点:由于不是适时显像,呼吸移动会给准确定位造成误差,必须训练人体掌握好呼吸时相。当穿刺针需与横断面成一定角度时,穿刺技术有一定的难度,所以需要不断地通过CT图像进行穿刺针的位姿调整。但往往CT图片的产生需要一定时间，且CT图片的观察需要离开手术台。因此在肺穿刺手术过程中，穿刺针在此入过程前需要根据CT图像不断调整穿刺针的位姿，在初步确定姿态后，医生在合适的地方粘贴定位纸初步确定穿刺点的位置。因此，手术医生需要不断地调整穿刺针后，将穿刺针进行固定。完成初步定位后，医生需要离开手术室，对人体再次进行CT扫描确定进针方向、角度最终确定刺入点。在确定进针后，穿刺针进入预定深度后，需要再次CT扫描确定针尖位置；若针尖未达到病灶，则需要根据扫描结果进行调整，如此反复最后完成刺入。现今大多数情况下医护人员都是通过穿刺定位针的方式将刺入到一半的穿刺针固定于人体身上。但由于人体的呼吸作用会带动穿刺针一起运动，术中穿刺针极易发生移位，甚至脱落。最后导致手术失败、定位不准、切除肺部组织过多等等问题。现在医护人员的解决方式是直接采用胶带或者纱布缠绕固定方式，部分采用在手术台设置龙门支架以固定穿刺针。但由于人体呼吸作用，往往这样的效果很差。所以很难真正的将穿刺针进行固定。并且由于考虑到医护人员的健康原因也不能让医护人员长时间处于射线之下，且CT扫描过程也不能有干预，所以也不能安排一个医护人员手动固定。因此，现在迫切需要研制一款可固定于人体身上的穿刺针固定装置，且该固定装置需要实现多自由度的运动，以方便医生实现穿刺针的刺入角度运动轨迹控制及刺入过程穿刺针的固定，同时该装置需要提供呼吸适应功能，以保证穿刺针在呼吸状态下保持与胸腔表面的相对位置不变。

由于在实际应用中，该固定装置用于肺部穿刺手术使用，所以该装置需要实现在100mm*100mm平面内的移动，以保证穿刺针能刺入任意位置。同时穿刺位置的不确定性，往往不仅仅需要控制穿刺针的平面位置，还需要控制穿刺针的空间姿态，即刺入角度，所以该固定装置同时需要控制穿刺针的摆角。同时为了方便医生不进入CT手术室降低辐射，需要给穿刺针添加主动穿刺模块，因此添加了穿刺针自身的进给、转动功能模块。所以现需要设计该装置能控制穿刺针的六个自由度，以实现穿刺针任意姿态调整以及自身的进给、角度调整，同时为了适应呼吸运动以及保证更大的可达空间，该装置需要一姿态可调的适应呼吸运动的并联式支架。

发明内容

为了实现背景技术中所需要的功能和解决背景技术中的问题，本发明提供了一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人。本发明可以提供六自由度控制穿刺针，以辅助医生在不进入CT扫描室的情况下进行活检针穿刺，降低医生在CT手术室中受到的辐射，同时保证穿刺过程穿刺机器人不受到人体呼吸运动的影响。

本发明采用的技术方案如下：