專(zhuān)利名稱(chēng)：梁式數(shù)控立體定位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種依據(jù)CT的斷層掃描影像信息，在脫離CT的實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)下，準(zhǔn)確還原CT的斷層方向和斷層角度，精確重復(fù)斷層影像所描述的空間位置，實(shí)現(xiàn)高精度、多點(diǎn)位、可重復(fù)的梁式數(shù)控立體定位儀，是醫(yī)生進(jìn)行介入診斷和腫瘤放、化療微創(chuàng)手術(shù)的重要輔助設(shè)備。
背景技術(shù)：
微創(chuàng)手術(shù)是上世紀(jì)80年代末由一位法國(guó)醫(yī)生實(shí)用新型的。傳入我國(guó)二十余年來(lái)，由于這項(xiàng)技術(shù)使患者創(chuàng)傷小，痛苦少，恢復(fù)快，因此在我國(guó)取得了飛速發(fā)展。伴隨著微創(chuàng)手術(shù)的發(fā)展，立體定位這一新型技術(shù)也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。隨著計(jì)算機(jī)斷層X(jué)線攝像術(shù)(CT)的廣泛應(yīng)用，為傳統(tǒng)的立體定位技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)辟了嶄新的領(lǐng)域和廣闊的前景。
目前應(yīng)用的立體定位器械，大多是采用框架式結(jié)構(gòu)，定位原理分別采用直角坐標(biāo)、球坐標(biāo)、半圓儀測(cè)量等，結(jié)構(gòu)繁復(fù)，人工計(jì)算，產(chǎn)生定位誤差在所難免，而對(duì)于小的靶點(diǎn)來(lái)說(shuō)，定位誤差就意味著傷及其他組織，甚至是重要臟器、神經(jīng)、血管等，產(chǎn)生嚴(yán)重的不良后果。還有一些立體定位設(shè)備雖然使用了電器元件和電腦控制，但因其必須在CT的實(shí)時(shí)監(jiān)控下操作，患者長(zhǎng)時(shí)間受X射線傷害，醫(yī)患阻隔，手術(shù)中出現(xiàn)問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而且受設(shè)備結(jié)構(gòu)影響，不能一次在小范圍內(nèi)多點(diǎn)位的介入治療，影響治療效果。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種新型的，依據(jù)CT的斷層掃描影像信息，在脫離CT的實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)下，準(zhǔn)確還原CT的斷層方向和斷層角度，精確重復(fù)斷層影像所描述的空間位置，實(shí)現(xiàn)高精度、多點(diǎn)位、可重復(fù)的立體定位儀，克服上述系統(tǒng)的缺陷，具體結(jié)構(gòu)如下由水平方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，垂直方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，角位移傳感器，導(dǎo)向云臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)，傾角傳感器器，線投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)，點(diǎn)投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)，激光筆，電控箱，PC數(shù)控系統(tǒng)，基準(zhǔn)板構(gòu)成，水平方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由一水平方向的梁式線性滑軌和在梁式線性滑軌上作水平滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)絲杠構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)絲杠與一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)位于梁式線性滑軌的頂端，垂直方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由一垂直方向的線性滑軌，和在線性滑軌上作上下滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)絲杠構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)絲杠與角位移傳感器連接后與步進(jìn)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)又與導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)連接，導(dǎo)向云臺(tái)與導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)連接，傾角傳感器位于導(dǎo)向云臺(tái)上方，線投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)、點(diǎn)投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)位于導(dǎo)向云臺(tái)下方，點(diǎn)投影激光筆和線投影激光筆固定在鎖緊機(jī)構(gòu)上，電機(jī)通過(guò)電控箱與PC數(shù)控系統(tǒng)連接，梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于梁式線性滑軌的另一端或固定端，由蝸輪、蝸桿將梁式線性滑軌和電機(jī)連接，基準(zhǔn)板位于點(diǎn)投影激光筆和線投影激光筆的下方，基準(zhǔn)板是一塊印有任意條互相垂直的坐標(biāo)線或粘貼坐標(biāo)紙的水平板。
梁式線性滑軌的頂端的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠帶動(dòng)垂直方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在梁式線性滑軌上作水平滑動(dòng)，配合CT床沿Y方向的移動(dòng)，使點(diǎn)投影激光筆指向體表入針點(diǎn)；與導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)垂直驅(qū)動(dòng)絲杠沿垂直線性滑軌上下移動(dòng)，調(diào)整導(dǎo)向云臺(tái)與體表的高度；位于梁式線性滑軌的另一端或固定端的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪、蝸桿，帶動(dòng)梁式線性滑軌圍繞X軸微動(dòng)翻轉(zhuǎn)，根據(jù)傾角傳感器反饋數(shù)值，使導(dǎo)向云臺(tái)圍繞X軸保持水平；步進(jìn)電機(jī)通過(guò)連接部件驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向云臺(tái)圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)，根據(jù)角位移傳感器反饋數(shù)值完成還原CT的斷層方向和∠A的旋轉(zhuǎn)；步進(jìn)電機(jī)通過(guò)連接部件驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向云臺(tái)圍繞Y軸俯仰，根據(jù)傾角傳感器反饋數(shù)值，使導(dǎo)向云臺(tái)圍繞Y軸保持水平和完成∠B的俯仰；除CT床的運(yùn)動(dòng)以外，上述機(jī)械運(yùn)動(dòng)均由電控箱，PC數(shù)控系統(tǒng)控制完成。
梁式數(shù)控立體定位系統(tǒng)能夠獨(dú)立于CT使用并準(zhǔn)確還原CT的斷層方向的技術(shù)方法是因?yàn)榛鶞?zhǔn)板是一塊印有任意條互相垂直的坐標(biāo)線或粘貼坐標(biāo)紙的水平板，將基準(zhǔn)板放置在CT床面上，手動(dòng)CT床進(jìn)入CT龍門(mén)，調(diào)整基準(zhǔn)板使其坐標(biāo)線與CT機(jī)的擺位線平行或重合，并保持其調(diào)整后的狀態(tài)，手動(dòng)CT床退出CT龍門(mén)；由PC數(shù)控系統(tǒng)控制導(dǎo)向云臺(tái)旋轉(zhuǎn)，待線投影激光筆的投影線與基準(zhǔn)板的坐標(biāo)線平行或重合時(shí)，PC數(shù)控系統(tǒng)記錄角位移傳感器的反饋數(shù)值，表明導(dǎo)向云臺(tái)的基準(zhǔn)方向就是CT的斷層方向。
程序約定，即沿X方向CT斷層影像中體表入針點(diǎn)至靶點(diǎn)的路徑與Z軸的夾角∠α值，稱(chēng)為進(jìn)針角度值，沿Y方向與Z軸的夾角∠β值，稱(chēng)為CT的斷層角度值，角度有正負(fù)之分，機(jī)器有左右擺位之分。PC數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)∠α、∠β值計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度∠A和俯仰角度∠B。發(fā)出指令并通過(guò)電控箱完成如下控制根據(jù)角位移傳感器的測(cè)量值，控制導(dǎo)向云臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)完成旋轉(zhuǎn)角度∠A，根據(jù)導(dǎo)向云臺(tái)傾角傳感器的測(cè)量值，控制梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)使導(dǎo)向云臺(tái)處于水平狀態(tài)；根據(jù)傾角傳感器的測(cè)量值，控制導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)完成俯仰角度∠B，空間角度定位完成，點(diǎn)投影激光筆的點(diǎn)投影路徑即為∠α、∠β的二維角度。
本實(shí)用新型①、在脫離CT的實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)下，準(zhǔn)確還原CT的斷層方向和斷層角度。
②、采用梁式結(jié)構(gòu)，既可吊裝在CT床上方的天花板下，又可以懸臂式安裝于帶腳輪可移動(dòng)的基座上，便于使用后的存放。
③、由于∠α、∠β的二維角度完成是通過(guò)程序計(jì)算，轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)∠A、俯仰∠B而實(shí)現(xiàn)，因此，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行穩(wěn)定，導(dǎo)向云臺(tái)緊湊、輕巧，為醫(yī)生留出了手術(shù)操作空間。
④、利用CT床的Y方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的三維尋找體表入針點(diǎn)的功能，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。
⑤、采用了閉環(huán)控制方式，導(dǎo)向云臺(tái)在任何方向的水平度及∠A、∠B的實(shí)現(xiàn)均不受生產(chǎn)工藝及外部環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)了高精度、多點(diǎn)位、可重復(fù)的立體定位。
⑥、保證導(dǎo)向云臺(tái)處于水平狀態(tài)，激光的投影線、點(diǎn)必須垂直大地，為達(dá)到此目的，激光筆安裝方式為彈性鎖緊結(jié)構(gòu)，既垂直大地彈性可調(diào)，激光筆鎖緊固定，確保了定位路徑的準(zhǔn)確。


圖1梁式數(shù)控立體定位儀結(jié)構(gòu)示意圖圖2還原CT的斷層方向的基準(zhǔn)板結(jié)構(gòu)示意圖其中1、X方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1.1、步進(jìn)電機(jī)1.2、驅(qū)動(dòng)絲杠1.3、線性滑軌；2、Z方向直線傳動(dòng)單元2.1、驅(qū)動(dòng)絲杠2.2、線性滑軌；3、梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；4、角位移傳感器；5、導(dǎo)向云臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5.1、步進(jìn)電機(jī)；6、導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)7、傾角傳感器8、線投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)8.1、線投影激光筆線投影激光筆；9、點(diǎn)投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)9.1、點(diǎn)投影激光筆；10、電控箱11、PC數(shù)控系統(tǒng)12、基準(zhǔn)板。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1根據(jù)附圖1采用梁式結(jié)構(gòu)如下水平方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)(1)由一水平方向的梁式線性滑軌(1.3)和在梁式線性滑軌上作水平滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)絲杠(1.2)構(gòu)成，梁式線性滑軌固定在(B)上，驅(qū)動(dòng)絲杠與一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)(1.1)連接，步進(jìn)電機(jī)位于梁式線性滑軌的頂端，垂直方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)(2)由一垂直方向的線性滑軌(2.2)，和在線性滑軌上作上下滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)絲杠(2.1)構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)絲杠與角位移傳感器(4)連接后與導(dǎo)向云臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)的步進(jìn)電機(jī)(5.1)連接，步進(jìn)電機(jī)(5.1)又與導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)(6)連接，導(dǎo)向云臺(tái)與導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)連接，傾角傳感器(7)位于導(dǎo)向云臺(tái)上方，線投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)(8)、點(diǎn)投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)(9)位于導(dǎo)向云臺(tái)下方，點(diǎn)投影激光筆(9.1)和線投影激光筆(8.1)固定在鎖緊機(jī)構(gòu)上，電機(jī)通過(guò)電控箱(10)與PC數(shù)控系統(tǒng)(11)連接，梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)位于梁式線性滑軌的另一端或固定端，由蝸輪、蝸桿將梁式線性滑軌和電機(jī)連接，基準(zhǔn)板(12)位于點(diǎn)投影激光筆和線投影激光筆的下方，基準(zhǔn)板是一塊印有任意條互相垂直的坐標(biāo)線或粘貼坐標(biāo)紙的水平板。
實(shí)施例2根據(jù)附圖1采用懸臂式，將梁式線性滑軌(1.3)帶梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)一端安裝于帶腳輪可移動(dòng)的基座(A)上。其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
權(quán)利要求1.一種梁式數(shù)控立體定位儀，是由水平方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，垂直方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，角位移傳感器，導(dǎo)向云臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)，傾角傳感器，線投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)，點(diǎn)投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)，激光筆，電控箱，PC數(shù)控系統(tǒng)，基準(zhǔn)板構(gòu)成，其特征在于水平方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由一水平方向的梁式線性滑軌和在梁式線性滑軌上做水平滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)絲杠構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)絲杠與一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)位于梁式線性滑軌的頂端，垂直方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由一垂直方向的線性滑軌，和在線性滑軌上做上下滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)絲杠構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)絲杠與角位移傳感器連接后與步進(jìn)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)又與導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)連接，導(dǎo)向云臺(tái)與導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)連接，傾角傳感器位于導(dǎo)向云臺(tái)上方，線投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)、點(diǎn)投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)位于導(dǎo)向云臺(tái)下方，點(diǎn)投影激光筆和線投影激光筆固定在鎖緊機(jī)構(gòu)上，電機(jī)通過(guò)電控箱與PC數(shù)控系統(tǒng)連接，梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于梁式線性滑軌的另一端或固定端，由蝸輪、蝸桿將梁式線性滑軌和電機(jī)連接，基準(zhǔn)板位于點(diǎn)投影激光筆和線投影激光筆的下方，基準(zhǔn)板是一塊印有任意條互相垂直的坐標(biāo)線或粘貼坐標(biāo)紙的水平板。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種梁式數(shù)控立體定位儀，它是由水平方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，垂直方向直線傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，梁翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，角位移傳感器，導(dǎo)向云臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向云臺(tái)俯仰機(jī)構(gòu)，傾角傳感器，線投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)，點(diǎn)投影激光筆彈性鎖緊機(jī)構(gòu)，電控箱，PC數(shù)控系統(tǒng)，基準(zhǔn)板構(gòu)成，其能在脫離CT的實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)下，準(zhǔn)確還原CT的斷層方向和斷層角度，精確重復(fù)斷層影像的空間位置，是介入診斷和腫瘤放、化療微創(chuàng)手術(shù)的重要輔助設(shè)備。
文檔編號(hào)A61B6/00GK2796665SQ20052002294
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者喬恩珍 申請(qǐng)人:喬恩珍