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CN111839738B - 一种融合成像机械臂 - Google Patents

一种融合成像机械臂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种融合成像机械臂，包括第一关节、第二关节和检测元件，所述第一关节后端带锁定功能的转动连接在一升降机构上，所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上，所述第二关节包括一可上下转动的伸缩部，所述检测元件用于检测关节的转动和伸缩位移量。所述第一关节包括第一关节臂和第二关节臂，所述第一关节臂后端带锁定功能的转动连接在升降机构上，所述第二关节臂后端带锁定功能的转动连接在第一关节臂前端上，所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂前端上。本装置结构简单，使用方便。

Description

一种融合成像机械臂
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其是涉及一种融合成像机械臂。
背景技术
近年来随着影像学技术的发展，尤其MRI检查技术的广泛应用，前列腺癌灶的检出率也越来越高，但前列腺穿刺活检仍是目前诊断前列腺癌的“金标准”。MRI检查对前列腺组织有较高的分辨率，病变检出率高，对穿刺定位具有良好的指导意义。MRI与经直肠超声(transrectal ultrasonography，TRUS)技术相结合，即MRI-TRUS融合作为引导前列腺穿刺活检的新技术，既能够通过MRI精准定位，又结合了超声的实时定位，可提高穿刺准确性，减少因影像学定位误差导致的前列腺癌误诊或漏诊。
在进行检测时，手持探头插入人体内，由于不适感或疼痛，患者会移动位置，导致探头初始预设好的位置发生了偏差，但检测系统又不能得到位移的反馈，导致图像比对出现误差和不精准，影响检测结果，同时探头对腺体的压力不能保持恒定,容易使列腺的变形得到不准确的图像,因此需要开发一套辅助使用探头的设备，能够减轻操作人员的操作难度，并使患者减轻疼痛，同时还能及时反馈探头位置变化。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种结构简单、操作便利并能及时反馈探头位移变化数据且保持超声探头对于前列腺的恒定压力，最大化减少图像变形的融合成像机械臂。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种融合成像机械臂，包括第一关节、第二关节和检测元件，所述第一关节后端带锁定功能的转动连接在一升降机构上，所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上，所述第二关节包括一可上下转动的伸缩部，所述检测元件用于检测关节的转动和伸缩位移量。
进一步的，所述第一关节包括第一关节臂和第二关节臂，所述第一关节臂后端带锁定功能的转动连接在升降机构上，所述第二关节臂后端带锁定功能的转动连接在第一关节臂前端上，所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂前端上。
进一步的，所述第二关节具有一连接部，所述连接部后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上，所述伸缩部转动连接在连接部上。
进一步的，所述伸缩部包括剪叉式伸缩件和驱动组件，所述剪叉式伸缩件后端转动连接在连接部上，所述驱动组件安装在连接部上并与剪叉式伸缩件后端部传动连接，以驱使剪叉式伸缩件做伸缩运动。
进一步的，所述驱动组件包括两个气弹簧，气弹簧的一端转动连接在连接部上，另一端转动连接在剪叉式伸缩件上。
进一步的，所述剪叉式伸缩件后端固定连接有扇形活动块，所述连接部上设置有限制伸缩部活动的锁紧机构，所述锁紧机构作用在活动块上。
进一步的，还包括一第三关节，所述第三关节后端固定连接在第二关节前端上，第三关节前用于转动连接一步进器。
进一步的，所述检测元件为磁旋转编码器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置通过多个关节的转动连接，构成了一个具有多自由度的机械臂，使得带有探头的步进器的安装和使用更加便利，并能及时反馈探头位移变化数据。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的使用状态示意图。
图2为本发明实施例的结构示意图。
图3为本发明实施例的结构示意图。
图中：1-电动升降柱，2-机械臂，21-第一关节，211-第一关节臂，212-第二关节臂，213-锁紧螺柱，22-第二关节，221-连接部，222-伸缩部，223-扇形活动块，224-气弹簧，225-锁紧螺栓，226-销轴，227-锁定扣，228-圆柱锁扣，229-转轴，23-第三关节，231-后端支架，232-连杆，233-前端支架，3-步进器。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效作详细说明。
如图1-3所示，一种融合成像机械臂，包括第一关节、第二关节、第三关节和检测元件。
第一关节后端带锁定功能的转动连接在一升降机构上，升降机构优选电动升降柱1，第一关节后端转动连接在电动升降柱的升降轴上。
第一关节21包括第一关节臂211和第二关节臂212，第一关节臂211后端带锁定功能的转动连接在电动升降柱12的升降轴上，第二关节臂212后端带锁定功能的转动连接在第一关节臂211前端上，第二关节22后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂212前端上。第一关节21的两个关节臂实现了整个机械臂2的大角度转动，进而保证了机械臂2的活动范围；使用时，调整好第一关节21的角度并锁死。第一关节臂211包括锁紧块和锁紧螺柱213，锁紧块的两端分别具有一通孔，中部具有一连通两通孔的锁紧槽，锁紧螺柱螺接在锁紧槽中部，第二关节臂后端固定连接有一凸轴，电动升降柱的升降轴套接在锁紧块后端通孔内，凸轴套接在锁紧块前端通孔内，当旋紧锁紧螺柱213时，锁紧槽缩小，从而将两通孔内的升降轴和凸轴锁死，从而使得第一关节臂锁紧在升降轴上，第二关节臂锁紧在第一关节臂上。
第二关节22包括连接部221和伸缩部222，连接部221后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂212前端上，伸缩部222转动连接在连接部221上。连接部221后端通过一销轴226转动连接在第二关节臂212上，并通过一锁紧螺栓225用于锁紧该销轴226。
其中，伸缩部222包括剪叉式伸缩件和驱动组件，剪叉式伸缩件后端转动连接在连接部的一转轴229上，驱动组件安装在连接部上并与剪叉式伸缩件后端部传动连接，以驱使剪叉式伸缩件做伸缩运动。
本实施例中，驱动组件包括两个气弹簧224，气弹簧224的一端转动连接在连接部221上，另一端转动连接在剪叉式伸缩件上，利用气弹簧224自身所具有的阻尼，保证伸缩部222在无外力作用下能够保持在该状态，不会发生自由下落。
本实施例中，剪叉式伸缩件固定连接有两个扇形活动块223，连接部221上设置有锁紧组件，该锁紧组件包括一锁定扣227和圆柱锁扣228，锁定扣227用于驱动圆柱锁扣228移动，该圆柱锁扣228作用在扇形活动块223上，当圆柱锁扣228锁紧扇形活动块223时，剪叉式伸缩件既不能伸缩也不能上下转动。
第三关节23包括一连杆232，连杆232的两端均固定连接一U形支架，其后端支架231固定连接在剪叉式伸缩件前端，其前端支架233转动连接在步进器上。
步进器3转动连接在第三关节前端的支架上，探头安装在步进器上。
第二关节22的连接部221和伸缩部222连接处上设置有两个磁旋转编码器，一个用于检测伸缩部的伸缩位移量，一个用于检测伸缩部的上下转动位移量。
第三关节23的前端支架与步进器的连接处设置有一个磁旋转编码器，用于检测步进器的转动位移量。
本装置具有以下优势：
(1)六自由度机械臂：分别由上下、前后、左右移动关节组成；机械臂内共有多个超小型磁旋转编码器，实时获知机械臂当前位置并反馈到软件，患者不自主移动产生探头位置的变化经编码器反馈到电脑主机，MRI影像依据探头移动的数据实时自动化运动补偿，匹配超声的实时影像。进而帮助医生进行精确的病灶活检取样，确保图像精准度。
(2)零压感平衡第三关节：在机械臂与步进器的连接处，有一个允许探头在俯仰和偏航方向上旋转的第三关节，探头进入直肠后病人身体不自主的移动不会造成探头抵压直肠。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种融合成像机械臂，其特征在于：包括第一关节、第二关节和检测元件，所述第一关节后端带锁定功能的转动连接在一升降机构上，所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上，所述第二关节包括一可上下转动的伸缩部，所述检测元件用于检测关节的转动和伸缩位移量；
所述第一关节包括第一关节臂和第二关节臂，所述第一关节臂后端带锁定功能的转动连接在升降机构上，所述第二关节臂后端带锁定功能的转动连接在第一关节臂前端上，所述第二关节后端带锁定功能的转动连接在第二关节臂前端上；
所述第二关节具有一连接部，所述连接部后端带锁定功能的转动连接在第一关节前端上，所述伸缩部转动连接在连接部上；
所述伸缩部包括剪叉式伸缩件和驱动组件，所述剪叉式伸缩件后端转动连接在连接部上，所述驱动组件安装在连接部上并与剪叉式伸缩件后端部传动连接，以驱使剪叉式伸缩件做伸缩运动；
所述驱动组件包括两个气弹簧，气弹簧的一端转动连接在连接部上，另一端转动连接在剪叉式伸缩件上；
所述剪叉式伸缩件后端固定连接有扇形活动块，所述连接部上设置有限制伸缩部活动的锁紧机构，所述锁紧机构作用在活动块上。
2.根据权利要求1所述的融合成像机械臂，其特征在于：还包括一第三关节，所述第三关节后端固定连接在第二关节前端上，第三关节前用于转动连接一步进器。
3.根据权利要求2所述的融合成像机械臂，其特征在于：所述检测元件为磁旋转编码器。
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