專利名稱：高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的立體定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種立體定位系統(tǒng)，特別是一種高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的立體定位系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)是最近無損手術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點，它的原理是通過一定的方式使體外換能器發(fā)出的超聲波聚焦到體內(nèi)一個比較小的焦點區(qū)域，該區(qū)域的能量相對集中，可在1秒左右時間使人體組織溫度迅速上升到70℃以上；通過該高溫焦點來治療疾病。立體定位系統(tǒng)是高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中必不可少的部分，它可以把病人的患病部位和超聲治療的功能模塊很好的對齊，并在治療過程中產(chǎn)生移動，使病人和超聲治療的功能模塊的相對位置發(fā)生變化，對整個發(fā)病部位進(jìn)行全方位多角度的治療。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)目前中國專利中有關(guān)的用于超聲治療的立體定位系統(tǒng)或裝置的專利有中國專利98100283.8，專利名稱是高強(qiáng)度聚焦超聲掃描治療系統(tǒng)，他的特征為一種高強(qiáng)度聚焦超聲腫瘤掃描治療系統(tǒng)，由組合探頭、功率源、B超機(jī)、多維數(shù)控運(yùn)動裝置，真空脫氣水裝置、治療床及計算機(jī)部分組成。由B超探頭和發(fā)生治療聚焦超聲治療探頭組合成的組合探頭，其超聲發(fā)射端設(shè)置在多維運(yùn)動裝置上，該運(yùn)動裝置在計算機(jī)控制下進(jìn)行體外掃描運(yùn)動。從而使治療探頭產(chǎn)生的高聲強(qiáng)的焦域(空間點)在體內(nèi)進(jìn)行掃描運(yùn)動，由于在高聲強(qiáng)作用下，該焦域處組織瞬時產(chǎn)生大于70℃的高溫和受到劇烈的空化機(jī)械作用，產(chǎn)生變性壞死。這樣就可以通過體外的掃描運(yùn)動達(dá)到治療體內(nèi)腫瘤的目的。但其缺點是B超成像只是一個平面上的圖像，不足以反應(yīng)焦點在整個治療過程中的對病變組織的作用，而且不利于使用B超圖像定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的立體定位系統(tǒng)，使其對已有的高強(qiáng)度聚焦超聲治療定位系統(tǒng)的局限性進(jìn)行改進(jìn)，利用高強(qiáng)度聚焦超聲在人體外聚焦對人體內(nèi)器官病變進(jìn)行準(zhǔn)確定位、無損治療，從而實現(xiàn)實時三維圖像監(jiān)控超聲治療過程和三自由度精確定位調(diào)節(jié)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明主要包括C形臂機(jī)構(gòu)、機(jī)架(一)、治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成、三維運(yùn)動床體，其連接方式為三維運(yùn)動床體固定在地面上，機(jī)架設(shè)置在三維運(yùn)動床體的縱向中線的外側(cè)，C形臂機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架(一)上，治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成設(shè)置在C形臂機(jī)構(gòu)的一端，和C形臂機(jī)構(gòu)一起擺動。C形臂機(jī)構(gòu)的使用使得整個治療系統(tǒng)具有開放式的結(jié)構(gòu)，可以方便病人的治療；三維運(yùn)動床體的使用使得定位系統(tǒng)成為冗余定位系統(tǒng)，可以在不同的方位和姿態(tài)，完成對同一部位的定位，使得定位過程具有較大的靈活性。
C形臂機(jī)構(gòu)包括C形臂、C形臂上下擺動機(jī)構(gòu)、C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)、電機(jī)及減速器、電機(jī)(一)、C形臂滑道，其連接方式為電機(jī)及減速器設(shè)置C形臂滑道的一側(cè)，C形臂設(shè)置在C形臂滑道中；電機(jī)及減速器的輸出軸帶動C形臂上下擺動機(jī)構(gòu)，使C形臂在C形臂滑道內(nèi)運(yùn)動，從而使C形臂產(chǎn)生上下擺動，同時C形臂滑道固定連接到C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)的輸出軸，和C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動，電機(jī)(一)和C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)的渦輪軸相連，帶動C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)的蝸桿運(yùn)動，電機(jī)(一)的兩個方向的轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)蝸桿的左右擺動，C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架(二)上。
治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成包括電機(jī)、高強(qiáng)度超聲換能器、圓筒形機(jī)架、換能器上下移動機(jī)構(gòu)、電機(jī)(二)、換能器左右機(jī)構(gòu)、電機(jī)(三)、換能器前后機(jī)構(gòu)、電機(jī)(四)、機(jī)架(三)、B超探頭擺動機(jī)構(gòu)，其連接方式為高強(qiáng)度超聲換能器通過中間的一個孔和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)密封連接，保證換能器的中心軸線和B超探頭的中線重合，高強(qiáng)度超聲換能器和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)設(shè)置在圓筒形機(jī)架上，電機(jī)和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)間通過一級減速齒輪連接在一起，形成運(yùn)動副，電機(jī)也設(shè)置在圓筒形機(jī)架上面；圓筒形機(jī)架設(shè)置在換能器上下移動機(jī)構(gòu)的活動螺母上，和換能器上下移動機(jī)構(gòu)的螺母一起在電機(jī)(二)驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母上下移動，電機(jī)(二)和換能器上下移動機(jī)構(gòu)通過螺母絲杠運(yùn)動副連接在一起，電機(jī)(二)驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，螺母和換能器上下移動機(jī)構(gòu)固接在一起，和換能器上下移動機(jī)構(gòu)形成一個整體設(shè)置在換能器前后移動機(jī)構(gòu)的螺母絲杠運(yùn)動副的螺母上而，在電機(jī)(四)驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母前后移動，而換能器前后移動機(jī)構(gòu)的絲杠和電機(jī)(四)設(shè)置在換能器左右移動機(jī)構(gòu)的螺母絲杠運(yùn)動副的活動螺母上面，在電機(jī)(二)驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母做左右移動，換能器左右移動螺母絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠和電機(jī)(二)一起與機(jī)架(三)固定連接，機(jī)架(三)設(shè)置在C形臂機(jī)構(gòu)的一端，隨C形臂機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動。
三維運(yùn)動床體包括床體、床體上下移動絲機(jī)構(gòu)、剪刀叉、電機(jī)(五)、床體左右移動機(jī)構(gòu)、電機(jī)(六)、床體前后移動機(jī)構(gòu)、電機(jī)(七)，床體和床體前后移動機(jī)構(gòu)的齒形帶槽固定聯(lián)接，在電機(jī)(七)驅(qū)動的齒輪的帶動下隨齒形帶槽一起前后移動，電機(jī)(七)和其驅(qū)動的齒輪設(shè)置在床體下面的一級框架上面，形成一個部件和床體左右移動機(jī)構(gòu)的齒條固定聯(lián)接，在電機(jī)(六)驅(qū)動的齒輪的帶動下左右移動，床體左右移動機(jī)構(gòu)設(shè)置在剪刀叉的上部的一級框架上，在電機(jī)(五)驅(qū)動的絲杠的帶動下隨剪刀叉一起上下移動，剪刀叉和電機(jī)(五)通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)連接在一起，形成運(yùn)動副，剪刀叉的動滑塊設(shè)置在剪刀叉下面的框架上的滑道中，該框架直接固定在地面上，電機(jī)(五)也設(shè)置在剪刀叉的下面一級框架上。
使用時，讓病人在床體處于零位時躺到床上，啟動計算機(jī)程序，驅(qū)動各個電機(jī)轉(zhuǎn)動，使C形臂、床體及病人、治療頭的位置向事先規(guī)劃好的位置運(yùn)動，讓病人的發(fā)病部位(標(biāo)記部位)先和治療頭貼合，這就完成外部定位。當(dāng)病人的發(fā)病部位(標(biāo)記部位)和治療頭貼合后，利用治療頭內(nèi)的電機(jī)帶動B超探頭可以進(jìn)行±180°正反轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)病人的實時檢查和和治療監(jiān)測。在治療規(guī)劃最終確定后，就可以利用計算機(jī)發(fā)出指令驅(qū)動治療頭內(nèi)的各個坐標(biāo)運(yùn)動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動，在治療頭內(nèi)部運(yùn)動機(jī)構(gòu)的帶動下進(jìn)行腫瘤的精確定位。精確定位完成后，治療頭內(nèi)部的機(jī)構(gòu)帶動換能器和B超探頭按照治療規(guī)劃的結(jié)果運(yùn)動，實施治療，讓整個腫瘤體都被焦點燒蝕過，確保治療效果。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進(jìn)步，本發(fā)明系統(tǒng)采用一種開放式的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)其他的系統(tǒng)需要采用封閉式桁架機(jī)構(gòu)才能實現(xiàn)的全身定位功能，避免了在治療過程中對病人的約束，同時在治療頭內(nèi)設(shè)置了一組精確定位系統(tǒng)和B超成像機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了治療的同時進(jìn)行監(jiān)控的功能和實時定位調(diào)整功能。


圖1本發(fā)明總體組成結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明C形臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)主視示意3本發(fā)明C形臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)側(cè)視示意4本發(fā)明治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成結(jié)構(gòu)示意5本發(fā)明三維運(yùn)動床體結(jié)構(gòu)示意6本發(fā)明治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成剖面圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明主要包括C形臂機(jī)構(gòu)1、機(jī)架2、治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成3、三維運(yùn)動床體4，其連接方式為三維運(yùn)動床體4固定在地面上，機(jī)架2設(shè)置在三維運(yùn)動床體4的縱向中線的外側(cè)，C形臂機(jī)構(gòu)1設(shè)置在機(jī)架2上，治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成3設(shè)置在C形臂機(jī)構(gòu)1的一端，和C形臂機(jī)構(gòu)1一起擺動。
C形臂機(jī)構(gòu)1包括C形臂5、C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)6、C形臂上下擺動機(jī)構(gòu)7、電機(jī)及減速器8、電機(jī)9、C形臂滑道10，其連接方式為電機(jī)及減速器8設(shè)置在C形臂滑道10的一側(cè)，C形臂5設(shè)置在C形臂滑道10中，C形臂滑道10固定連接到C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)6的輸出軸，和C形臂左右擺動桿機(jī)構(gòu)6一起運(yùn)動，電機(jī)9和C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)6的渦輪軸相連，通過電機(jī)9兩個方向的轉(zhuǎn)動帶動C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)6的蝸桿左右擺動，C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)6和電機(jī)9設(shè)置在機(jī)架2上。
治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成3包括電機(jī)11、高強(qiáng)度超聲換能器12、圓筒形機(jī)架13、換能器上下移動機(jī)構(gòu)14、電機(jī)15、換能器左右移動機(jī)構(gòu)16、電機(jī)17、換能器前后移動機(jī)構(gòu)18、電機(jī)19、機(jī)架20、B超探頭擺動機(jī)構(gòu)21，其連接方式為高強(qiáng)度超聲換能器12通過中間的一個孔和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)21密封連接，高強(qiáng)度超聲換能器12的中心軸線和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)21的中線重合，電機(jī)11和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)21間通過一級減速齒輪連接在一起，形成運(yùn)動副，高強(qiáng)度超聲換能器12和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)21設(shè)置在圓筒形機(jī)架13上，圓筒形機(jī)架13設(shè)置在換能器上下移動機(jī)構(gòu)14的活動螺母上，和換能器上下移動機(jī)構(gòu)14的螺母一起在電機(jī)15驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母上下移動，電機(jī)15和換能器上下移動機(jī)構(gòu)14通過螺母絲杠運(yùn)動副連接在一起，電機(jī)15驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，螺母和換能器上下移動機(jī)構(gòu)14固接在一起，形成一個整體設(shè)置在換能器前后移動機(jī)構(gòu)18的螺母絲杠運(yùn)動副的螺母上面，在電機(jī)19驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母前后移動，換能器前后移動機(jī)構(gòu)18的絲杠和電機(jī)19設(shè)置在換能器左右移動機(jī)構(gòu)的螺母絲杠運(yùn)動副的活動螺母上面，在電機(jī)17驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母左右移動，換能器左右移動螺母絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠和電機(jī)17一起與機(jī)架20固定連接，機(jī)架20設(shè)置在C形臂機(jī)構(gòu)1的一端，隨C形臂機(jī)構(gòu)1一起運(yùn)動。
三維運(yùn)動床體4包括床體22、床體上下移動機(jī)構(gòu)23、剪刀叉24、電機(jī)25、床體左右移動機(jī)構(gòu)26、電機(jī)27、床體前后移動機(jī)構(gòu)28、電機(jī)29，其連接方式為床體22和床體前后移動機(jī)構(gòu)28的齒形帶槽固定聯(lián)接，在電機(jī)29驅(qū)動的齒輪的帶動下隨齒形帶槽一起前后移動，電機(jī)29和其驅(qū)動的齒輪設(shè)置在床體22下面的一級框架上面，形成一個部件和床體左右移動機(jī)構(gòu)26的齒條固定聯(lián)接，在電機(jī)27驅(qū)動的齒輪的帶動下左右移動，床體左右移動機(jī)構(gòu)26設(shè)置在剪刀叉24的上部的一級框架上，在電機(jī)25驅(qū)動的絲杠的帶動下隨剪刀叉24一起上下移動，剪刀叉24和電機(jī)25連接在一起，形成運(yùn)動副，剪刀叉24的動滑塊設(shè)置在剪刀叉24下面的框架上的滑道中，該框架直接固定在地面上，電機(jī)25也設(shè)置在剪刀叉24的下面一級框架上。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的機(jī)器人立體定位系統(tǒng)，主要包括C形臂機(jī)構(gòu)(1)、機(jī)架(2)、治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成(3)、三維運(yùn)動床體(4)，其特征在于連接方式為三維運(yùn)動床體(4)固定在地面上，機(jī)架(2)設(shè)置在三維運(yùn)動床體(4)的縱向中線的外側(cè)，C形臂機(jī)構(gòu)(1)設(shè)置在機(jī)架(2)上，治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成(3)設(shè)置在C形臂機(jī)構(gòu)(1)的一端，和C形臂機(jī)構(gòu)(1)一起擺動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的立體定位系統(tǒng)，其特征是C形臂機(jī)構(gòu)1包括C形臂(5)、C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)(6)、C形臂上下擺動機(jī)構(gòu)(7)、電機(jī)及減速器(8)、電機(jī)(9)、C形臂滑道(10)，其連接方式為電機(jī)及減速器(8)設(shè)置在C形臂滑道(10)的一側(cè)，C形臂(5)設(shè)置在C形臂滑道(10)中，C形臂滑道(10)固定連接到C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)(6)的輸出軸，和C形臂左右擺動桿機(jī)構(gòu)(6)一起運(yùn)動，電機(jī)(9)和C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)(6)的渦輪軸相連，通過電機(jī)(9)兩個方向的轉(zhuǎn)動帶動C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)(6)的蝸桿左右擺動，C形臂左右擺動機(jī)構(gòu)(6)和電機(jī)(9)設(shè)置在機(jī)架(2)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的立體定位系統(tǒng)，其特征是治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成(3)包括電機(jī)(11)、高強(qiáng)度超聲換能器(12)、圓筒形機(jī)架(13)、換能器上下移動機(jī)構(gòu)(14)、電機(jī)(15)、換能器左右移動機(jī)構(gòu)(16)、電機(jī)(17)、換能器前后移動機(jī)構(gòu)(18)、電機(jī)(19)、機(jī)架(20)、B超探頭擺動機(jī)構(gòu)(21)，其連接方式為高強(qiáng)度超聲換能器(12)通過中間的一個孔和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)(21)密封連接，高強(qiáng)度超聲換能器(12)的中心軸線和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)(21)的中線重合，電機(jī)(11)和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)(21)間通過一級減速齒輪連接在一起，形成運(yùn)動副，高強(qiáng)度超聲換能器(12)和B超探頭擺動機(jī)構(gòu)(21)設(shè)置在圓筒形機(jī)架(13)上，圓筒形機(jī)架(13)設(shè)置在換能器上下移動機(jī)構(gòu)(14)的活動螺母上，和換能器上下移動機(jī)構(gòu)(14)的螺母一起在電機(jī)(15)驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母上下移動，電機(jī)(15)和換能器上下移動機(jī)構(gòu)(14)通過螺母絲杠運(yùn)動副連接在一起，電機(jī)(15)驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，螺母和換能器上下移動機(jī)構(gòu)(14)固接在一起，形成一個整體設(shè)置在換能器前后移動機(jī)構(gòu)(18)的螺母絲杠運(yùn)動副的螺母上面，在電機(jī)(19)驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母前后移動，換能器前后移動機(jī)構(gòu)(18)的絲杠和電機(jī)(19)設(shè)置在換能器左右移動機(jī)構(gòu)的螺母絲杠運(yùn)動副的活動螺母上面，在電機(jī)(17)驅(qū)動絲杠的帶動下隨螺母左右移動，換能器左右移動螺母絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠和電機(jī)(17)一起與機(jī)架(20)固定連接，機(jī)架(20)設(shè)置在C形臂機(jī)構(gòu)(1)的一端，隨C形臂機(jī)構(gòu)(1)一起運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的立體定位系統(tǒng)，其特征是三維運(yùn)動床體(4)包括床體(22)、床體上下移動機(jī)構(gòu)(23)、剪刀叉(24)、電機(jī)(25)、床體左右移動機(jī)構(gòu)(26)、電機(jī)(27)、床體前后移動機(jī)構(gòu)(28)、電機(jī)(29)，其連接方式為床體(22)和床體前后移動機(jī)構(gòu)(28)的齒形帶槽固定聯(lián)接，在電機(jī)(29)驅(qū)動的齒輪的帶動下隨齒形帶槽一起前后移動，電機(jī)(29)和其驅(qū)動的齒輪設(shè)置在床體(22)下面的一級框架上面，形成一個部件和床體左右移動機(jī)構(gòu)(26)的齒條固定聯(lián)接，在電機(jī)(27)驅(qū)動的齒輪的帶動下左右移動，床體左右移動機(jī)構(gòu)(26)設(shè)置在剪刀叉(24)的上部的一級框架上，在電機(jī)(25)驅(qū)動的絲杠的帶動下隨剪刀叉(24)一起上下移動，剪刀叉(24)和電機(jī)(25)連接在一起，形成運(yùn)動副，剪刀叉(24)的動滑塊設(shè)置在剪刀叉(24)下面的框架上的滑道中，該框架直接固定在地面上，電機(jī)(25)也設(shè)置在剪刀叉(24)的下面一級框架上。
全文摘要
一種高強(qiáng)度聚焦超聲手術(shù)中的立體定位系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。主要包括C形臂機(jī)構(gòu)、機(jī)架、治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成、三維運(yùn)動床體，連接方式為三維運(yùn)動床體固定在地面上，機(jī)架設(shè)置在三維運(yùn)動床體的縱向中線的外側(cè)，C形臂機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架上，治療頭內(nèi)機(jī)構(gòu)總成設(shè)置在C形臂機(jī)構(gòu)的一端，和C形臂機(jī)構(gòu)一起擺動。本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進(jìn)步，本發(fā)明系統(tǒng)采用一種開放式的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)其他的系統(tǒng)需要采用封閉式桁架機(jī)構(gòu)才能實現(xiàn)的全身定位功能，避免了在治療過程中對病人的約束，同時在治療頭內(nèi)設(shè)置了一組精確定位系統(tǒng)和B超成像機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了治療的同時進(jìn)行監(jiān)控的功能和實時定位調(diào)整功能。
文檔編號A61B19/00GK1410031SQ0214532
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者馬培蓀, 項林清, 朱明煥, 潘剛, 陳亞珠, 周貴興 申請人:上海交通大學(xué)