[实用新型]一种基于工业机械臂的超声“靶向”治疗装置

说明书

本实用新型涉及一种基于工业机械臂的超声“靶向”治疗装置。包括工业机械臂本体、控制器、信号发生器、高频功率放大器、高强度聚焦超声换能器（HIFU探头）和治疗台。工业机械臂终端手爪夹持HIFU探头;治疗台由型材搭建而成，由亚克力平板作为其台面。将治疗目标平置于治疗台面上，控制器发送移动指令至工业机械臂本体，使得HIFU探头移至指定治疗位置，由信号发生器产生脉冲信号，接入高频功率放大器，以激励HIFU探头，实现定向治疗。本实用新型可以实现对病灶区域的精准定位，在改善治疗效果的同时，也使得治疗过程更加高效、稳定。

技术领域

本实用新型涉及一种基于工业机械臂的超声“靶向”治疗装置。

背景技术

HIFU治疗是一种用于治疗实体肿瘤的新型技术，具有无创性、精确性、可重复性和兼容性等优点。带能量的超声波穿透到人体后聚焦引起热效应，导致蛋白质变性及组织细胞凝固性坏死，或对其造成不可逆的严重损伤，从而达到治疗肿瘤的目的。此外，死亡的肿瘤细胞和组织释放出的抗原，有激活和增强机体免疫系统的功能。

然而，目前的HIFU治疗设备规模大，不易搬运且操控难度大，设备使用时要求人工进行实时监测，且运动的超声其方向和传播路径具有不可调节性与不可预知性。因而，治疗仅凭人工控制超声束，不但对实操人员的技术要求高，而且整个治疗过程十分繁琐。考虑到HIFU治疗微创的本质，要求设备兼具较高的定位精度，因此，只允许对病灶施以微量的超声剂量，否则，一旦操控不当，将导致病灶处理的不彻底，也易造成皮肤、内脏等器官的烧伤，严重时还会引起一些并发症。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种基于工业机械臂的超声“靶向”治疗装置。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为:

一种基于工业机械臂的超声“靶向”治疗装置，包括工业机械臂本体、控制器、信号发生器、高频功率放大器、高强度聚焦超声换能器（HIFU探头）和治疗台。其特征在于：工业机械臂终端手爪夹持HIFU探头;治疗台由型材搭建而成，由亚克力平板作为其台面。将治疗目标平置于治疗台面上，控制器将移动指令发送至工业机械臂本体，使得HIFU探头移至指定治疗位置，由信号发生器产生脉冲信号，接入高频功率放大器，以激励HIFU探头，实现定向治疗。

本实用新型的基本原理：由于人体皮肤的各层组织对超声传播性能影响的不同，聚焦的声束进入每层组织界面时都将发生不同角度的折射，因而传播路径并非完全直线。基于逆运动学方程和Snell定理，可由病灶位置理论逆推得到HIFU探头的位置坐标，机械臂控制器便可据此来控制机械臂运动，同时带动机械臂终端手爪夹持的HIFU探头移至指定治疗位置。对比目前依靠人工经验操控探头的方法，此装置在提高治疗效率的同时，也降低了治疗过程中的安全隐患。

本实用新型的有益效果在于：传统的HIFU治疗设备在工作时要求使用人员有较为丰富的实操经验，治疗时需不断手动调整超声束方向，过程繁琐，对病灶区域的定位也会存在一定偏差。本实用新型研制了基于工业机械臂的HIFU治疗控制系统，机械臂控制HIFU探头聚焦声束的焦点区域始终位于目标区域内，实现不同方向、不同距离的高强度聚焦超声对病灶组织的治疗，改善了治疗效果，也使得治疗更为平稳、高效。

附图说明

图1是本装置的整体三维图，具体有工业机械臂本体1、控制器5、信号发生器2、高频功率放大器3、高强度聚焦超声换能器（HIFU探头）4和治疗台6。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括工业机械臂本体1、控制器5、信号发生器2、高频功率放大器3、高强度聚焦超声换能器（HIFU探头）4和治疗台6。

具体操作方法如下：

首先，将治疗目标平置于治疗台面上，接通装置电源，控制工业机械臂终端手爪夹持HIFU探头。完成上述操作后，向机械臂控制器输入病灶位置的坐标，启动机械臂，控制器发送移动指令至工业机械臂本体，从而带动HIFU探头随机械臂终端移至指定的治疗位置。由信号发生器产生脉冲信号，接入高频功率放大器，以激励HIFU探头，最终实现定向治疗。