一种磁共振环境下的介入机器人装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种磁共振环境下的介入机器人装置，包括设置在磁共振设备内的机器人本体，所述机器人本体包括固定座、支撑座、驱动机构以及末端执行器机构，支撑座设置在固定座上方，与固定座形成操作空间；驱动机构设置在所述操作空间内，驱动机构控制所述末端执行器机构调节位置。本发明专利技术通过设置有绳索传动组件和末端执行器机构绳索传动组件可使得控制器及电机远离磁场环境，不受磁共振狭窄工作空间的影响，并且可驱动末端执行器机构相较于目标组织的角度，从而实现对目标位置的精准定位。同时末端执行器机构包括第一转动件、第一连接件和针刺组件，第一转动件和第一连接件转动连接，以扩大末端执行器机构的维度，方便快捷。方便快捷。方便快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种磁共振环境下的介入机器人装置


[0001]本专利技术涉及磁共振成像领域，具体地，涉及一种磁共振环境下的介入机器人装置。

技术介绍

[0002]磁共振成像(MRI)是心脑血管及肿瘤等重要疾病临床诊断与治疗的重要技术手段之一。与CT与PET技术相比，它具有无创、兼具结构影像功能特性、优异的软组织对比功能，能提供多角度、多层次的三维成像。而且不会使患者暴露于X射线的破坏性电离辐射中，无辐射，对患者和医护人员更安全。
[0003]磁共振成像(MRI)也有其难点问题：很难实时导航、强磁场、对手术器具兼容性要求高，常用的手术装置不能与磁共振集成。另外，由于磁共振扫描仪腔内空间狭小，操作流程复杂等原因，许多治疗得不到较好的开展。机器人在其内操作时会受到空间的限制，从而降低检测效率。
[0004]现有技术中，Dan Stoianovici等报告了一种新的机器人系统，平行四边形杆式机构，针导具有两个自由度(DOF)，手动针插入深度预设为第三个自由度。导针处的结构刚度为33N/mm。机械手本身的角度精度为0.177
°
和0.077
°
。磁共振引导的体外靶向准确度和精密度分别为1.71mm和0.51mm，平均靶向深度～38mm，无需调整。Andreas Melzer等人开发了一个MRI引导下的经皮介入手术机器人系统，机器人系统采用气缸驱动，共7个自由度。该系统采用主从控制方式，需要医生手动参与操作。Navarro
‑
Alarcon等研究了紧凑型机器人结构，允许机构在一个开放式的扫描器内进行正面和侧面的插入。介绍了一种用于乳房介入的立体定向机器人,5个自由度，该设备通过超声电机和图形用户界面进行远程控制，提供实时指导计划和操作监控。D.Stoianovici et al.研究一种紧凑型六自由度机器人，用于在成像仪的有限空间内操作针头或其他细长的手术器械，而不会产生图像伪影。其特点是与经皮介入的定位、定向和器械插入步骤相关的分离运动能力。机器人与成像设备的兼容性一直是一项具有挑战性的工程任务，特别是与磁共振环境的兼容性。Axel Krieger等研究了一种经直肠前列腺驱动机器人的设计、开发和磁共振成像兼容性评估，该机器人用于磁共振引导的前列腺穿刺干预。采用压电陶瓷电机驱动导针定位和手动插针的机器人设计。磁共振相容性研究的结果显示，启用电机可以在没有射频(RF)屏蔽的情况下将信噪比降低80％。但是上述方案无法实现方便快捷的工作模式。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种磁共振环境下的介入机器人装置。
[0006]根据本专利技术提供的一种磁共振环境下的介入机器人装置，包括设置在磁共振设备内的机器人本体，所述机器人本体包括固定座、支撑座、驱动机构以及末端执行器机构，其中：
[0007]支撑座设置在固定座上方，与固定座形成操作空间；
[0008]驱动机构设置在所述操作空间内，驱动机构控制所述末端执行器机构调节位置。
[0009]优选地，所述末端执行器机构包括第一转动件、第一连接件以及针刺组件，其中：
[0010]两个第一转动件分别与固定座和支撑座转动连接；
[0011]所述第一连接件与两个第一转动件转动连接；
[0012]所述针刺组件设置在与支撑座转动连接的第一转动件上。
[0013]优选地，每个第一转动件包括转动本体及与转动本体转动连接的连接体。
[0014]优选地，转动本体具有自其表面向上突伸形成的突伸部，连接体与所述突伸部转动连接，从而实现连接体于水平方向上的转动。
[0015]优选地，与固定座连接的转动本体呈圆柱状并与固定座螺纹连接；
[0016]与支撑座连接的转动本体包括螺纹部及与螺纹部固定连接的固定部，螺纹部与支撑座转动连接，固定部位于支撑座的上方，针刺组件放置在所述固定部上。
[0017]优选地，针刺组件包括与转动本体连接的驱动件及与驱动件连接的活检针，驱动件用以驱动活检针做直线运动。
[0018]优选地，所述驱动机构包括与外部驱动件连接的绳索传动组件及与绳索传动组件连接的驱动组件，驱动组件和绳索传动组件的个数相同，且至少设置有四组。
[0019]优选地，每组驱动组件包括分别与固定座和支撑座固定连接的两个固定件，以及分别与两个固定件连接的两个滑轮，每组绳索传动组件包括用以连接两个滑轮的绳索，调节绳索的长度以改变两个滑轮之间的间距，进而改变该组驱动组件处的固定座和支撑座的角度。
[0020]优选地，驱动机构还包括与每组驱动组件连接的配重件，以及用以驱动绳索运动的电机，电机驱动绳索运行，并在配重件的作用下，使得两个滑轮之间的间距发生改变。
[0021]优选地，还包括用以转动连接固定座和支撑座的连杆，所述连杆形成有用以防止与连接件形成干涉的避让区；
[0022]连杆包括端部及自端部向外弯折形成的弯折部，所述弯折部形成避让区。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0024]1、本专利技术通过设置有绳索传动组件和末端执行器机构绳索传动组件可使得控制器及电机远离磁场环境，不受磁共振狭窄工作空间的影响，并且可驱动末端执行器机构相较于目标组织的角度，从而实现对目标位置的精准定位。
[0025]2、本专利技术的末端执行器机构包括第一转动件、第一连接件和针刺组件，第一转动件和第一连接件转动连接，以扩大末端执行器机构的维度，方便快捷。
附图说明
[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0027]图1和图2为磁共振环境下介入机器人装置的应用结构示意图。
[0028]图3为磁共振环境下介入机器人装置的结构示意图。
[0029]图4为磁共振环境下介入机器人装置支撑座部分的结构示意图。
[0030]图5为磁共振环境下介入机器人装置的固定座部分结构示意图。
[0031]图中示出：
[0032]100
‑
磁共振环境下介入机器人装置
[0033]1‑
固定座
[0034]2‑
支撑座
[0035]3‑
驱动机构
[0036]31
‑
固定件
[0037]32
‑
滑轮
[0038]33
‑
调节绳索
[0039]34
‑
配重件
[0040]4‑
末端执行器
[0041]41
‑
第一转动件
[0042]411
‑
转动本体
[0043]412
‑
连接体
[0044]413
‑
固定部
[0045]42
‑
第一连接件
[0046]43
‑
针刺组件
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁共振环境下的介入机器人装置，其特征在于，包括设置在磁共振设备内的机器人本体，所述机器人本体包括固定座、支撑座、驱动机构以及末端执行器机构，其中：支撑座设置在固定座上方，与固定座形成操作空间；驱动机构设置在所述操作空间内，驱动机构控制所述末端执行器机构调节位置。2.根据权利要求1所述的磁共振环境下的介入机器人装置，其特征在于，所述末端执行器机构包括第一转动件、第一连接件以及针刺组件，其中：两个第一转动件分别与固定座和支撑座转动连接；所述第一连接件与两个第一转动件转动连接；所述针刺组件设置在与支撑座转动连接的第一转动件上。3.根据权利要求2所述的磁共振环境下的介入机器人装置，其特征在于，每个第一转动件包括转动本体及与转动本体转动连接的连接体。4.根据权利要求3所述的磁共振环境下的介入机器人装置，其特征在于，转动本体具有自其表面向上突伸形成的突伸部，连接体与所述突伸部转动连接，从而实现连接体于水平方向上的转动。5.根据权利要求3所述的磁共振环境下的介入机器人装置，其特征在于，与固定座连接的转动本体呈圆柱状并与固定座螺纹连接；与支撑座连接的转动本体包括螺纹部及与螺纹部固定连接的固定部，螺纹部与支撑座转动连接，固定部位于支撑座的上方，针刺组件放置在所述固定部上。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天雪，高安柱，杨广中，刘云辉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：