本發(fā)明屬于醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲引導(dǎo)下前列腺穿刺活檢機(jī)器人。

背景技術(shù)：

前列腺癌是一種常見的泌尿外科惡性腫瘤，其在美國的發(fā)病人數(shù)每年將近24萬人。目前前列腺癌在我國的發(fā)病率也在逐年上升，有研究表明前列腺癌的增長速度已達(dá)到男性惡性腫瘤的第一位。因此醫(yī)院臨床工作中廣泛開展篩查前列腺癌的工作顯得尤為重要。然而，常規(guī)的生化指標(biāo)前列腺特異性抗原并不足以表明腫瘤的存在，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界公認(rèn)的目前比較好的篩查方式為超聲引導(dǎo)下前列腺穿刺活檢?，F(xiàn)在，在臨床操作中絕大多數(shù)是醫(yī)生手持活檢槍在超聲掃描圖像的引導(dǎo)下穿過直腸對前列腺病灶區(qū)域進(jìn)行取樣。人體本身手持活檢槍穿刺定位不夠快速、準(zhǔn)確，同時每個患者需要多次分別從前列腺不同部位取樣，對醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)和技能要求較高，長時間的操作手臂會因疲勞產(chǎn)生抖動從而影響穿刺精度。此外，人體兩腿之間區(qū)域較小也給穿刺操作帶來一定難度。所以，一種能夠代替醫(yī)生，體積較小、能夠自動快速、準(zhǔn)確定位、掃描和穿刺活檢的機(jī)器人尤為重要。

cn104720853a公開了一種方法，該方法采用六自由度的定位平臺，由三個定位軸和三個支點(diǎn)軸來實(shí)現(xiàn)針的運(yùn)動，這種方法在一定程度上能夠完成穿刺活檢任務(wù)，但是六軸協(xié)調(diào)控制難度大，占用空間體積較大。

cn103919577a公開了一種方法，該方法采用懸臂式機(jī)構(gòu)，由大臂、小臂和活檢針平臺組成，該發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)水平進(jìn)針，活檢時首先要獲取目標(biāo)靶點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，然后按照既定坐標(biāo)值進(jìn)行穿刺。該方法只能穿刺活檢不具備圖像掃描功能。

cn204909512u公開了一種方法，該方法只涉及活檢驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該方法采用直角坐標(biāo)式的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，體積較大，且靈活性較差，不便于在人體兩腿間的狹小區(qū)域操作。

基于現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題為提供一種體積較小、能夠自動掃描和穿刺活檢的機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲引導(dǎo)下前列腺穿刺活檢機(jī)器人。

本發(fā)明的一種超聲引導(dǎo)下前列腺穿刺活檢機(jī)器人，它由床體、位姿調(diào)整及活檢模塊、俯仰模塊和立柱擺臂模塊組成，位姿調(diào)整及活檢模塊包含超聲掃描探頭、松緊旋鈕、探頭轉(zhuǎn)動架、壓緊塊、固定連接環(huán)、v形塊、連接螺釘、弧形齒條、弧形滑塊、齒輪、齒輪、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)支架、弧形滑塊、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)支架、步進(jìn)電機(jī)、弧形齒條、穿刺機(jī)構(gòu)；俯仰模塊包含連接板、連接架、左豎板、上橫板、連接軸、氣撐桿、電機(jī)支架、下橫板、連接架、右豎板、步進(jìn)電機(jī)；立柱擺臂模塊包含旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、橫臂、步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、套板、步進(jìn)電機(jī)、立柱、底座、調(diào)整孔、調(diào)整板，床體上卡接底座，底座側(cè)面鉆有調(diào)整孔，調(diào)整孔與調(diào)整板連接，以適應(yīng)不同厚度的床體，超聲掃描探頭由一對v形塊夾持，松緊旋鈕穿過探頭轉(zhuǎn)動架與v形塊螺旋連接，探頭轉(zhuǎn)動架套接在固定連接環(huán)上由壓緊塊壓緊，固定連接環(huán)通過連接螺釘固定在弧形滑塊上，弧形滑塊滑接在弧形齒條外側(cè)，弧形滑塊上安裝穿刺機(jī)構(gòu)，電機(jī)支架上安裝步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)支架固定在弧形滑塊上，齒輪安裝在步進(jìn)電機(jī)軸上與弧形齒條嚙合，弧形齒條上端固定在弧形滑塊上，弧形滑塊滑接在弧形齒條外側(cè)，電機(jī)支架上安裝步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)支架固定在弧形滑塊上，齒輪安裝在步進(jìn)電機(jī)軸上與弧形齒條嚙合，弧形齒條焊接在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底部與連接板相連接，步進(jìn)電機(jī)安裝在連接板下方來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，連接板與左豎板通過連接架連接，進(jìn)而使位姿調(diào)整及活檢模塊和俯仰模塊連接在一起，左豎板上方與上橫板通過連接軸連接，左豎板下方與下橫板通過連接軸連接，氣撐桿細(xì)端與左豎板上方的連接軸連接，氣撐桿粗端與右豎板下方的連接軸連接，電機(jī)支架固定在右豎板上，步進(jìn)電機(jī)安裝在電機(jī)支架上帶動上橫板上下擺動，右豎板與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通過連接架連接，進(jìn)而使俯仰模塊和立柱擺臂模塊連接在一起，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)下方安裝橫臂，橫臂下方安裝步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，橫臂右端焊接旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)下方與套板連接，套板下方安裝步進(jìn)電機(jī)以帶動橫臂左右擺動，套板套接在立柱上，立柱插裝在底座上為機(jī)器人提供支撐。

作為優(yōu)選，所述的底座側(cè)面鉆有調(diào)整孔，調(diào)整孔與調(diào)整板連接，以適應(yīng)不同厚度的床體。

作為優(yōu)選，所述的超聲掃描探頭由一對v形塊夾持，松緊旋鈕穿過探頭轉(zhuǎn)動架與v形塊螺旋連接，探頭轉(zhuǎn)動架套接在固定連接環(huán)上由壓緊塊壓緊，超聲掃描探頭在探頭轉(zhuǎn)動架的帶動下能實(shí)現(xiàn)正、反360度旋轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選，所述的氣撐桿細(xì)端和粗端分別與左豎板上方的連接軸和右豎板下方的連接軸相連，即氣撐桿處在左豎板、右豎板、上橫板和下橫板構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)的對角線上，在步進(jìn)電機(jī)帶動上橫板和下橫板上、下擺動完成連接板高度的調(diào)節(jié)后保持該機(jī)構(gòu)姿態(tài)的穩(wěn)定。

作為優(yōu)選，所述的弧形滑塊沿弧形齒條滑動，進(jìn)而帶動弧形齒條沿弧形齒條運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)固定連接環(huán)和穿刺機(jī)構(gòu)在水平面的運(yùn)動；齒輪與弧形齒條嚙合，齒輪轉(zhuǎn)動帶動弧形滑塊沿弧形齒條滑動，完成固定連接環(huán)和穿刺機(jī)構(gòu)在豎直面的運(yùn)動。

作為優(yōu)選，所述的穿刺機(jī)構(gòu)由活檢針、針座、小齒輪、直齒條、u形槽、立板、電動機(jī)組成，電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)使得直齒條往復(fù)運(yùn)動進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活檢針進(jìn)入和退出人體的運(yùn)動。

本發(fā)明的有益效果為：

（1）通過調(diào)整板與不同位置的調(diào)整孔連接，以使機(jī)器人的安裝適應(yīng)不同厚度的床體。

（2）采用多個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使得超聲引導(dǎo)下前列腺穿刺活檢機(jī)器人在水平面內(nèi)具有更高的靈活性，具有更廣的工作空間以適應(yīng)不同體型的患者。

（3）穿刺機(jī)構(gòu)安裝在弧形滑塊上，可隨超聲掃描探頭一同運(yùn)動，同時也使超聲引導(dǎo)下前列腺穿刺活檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更加小巧。

（4）弧形滑塊和弧形滑塊能單獨(dú)運(yùn)動也能聯(lián)動，可使超聲掃描探頭末端和活檢針實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確定位。

（5）穿刺機(jī)構(gòu)采用齒輪齒條傳動方式，保證活檢針穿刺深度和位置的精確性。

（6）在超聲掃描探頭實(shí)時掃描圖像的引導(dǎo)下，穿刺機(jī)構(gòu)可以代替醫(yī)生準(zhǔn)確完成活檢任務(wù)，大大減少穿刺活檢時間。

附圖說明：

為了易于說明，本發(fā)明由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明立柱擺臂模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明俯仰模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明位姿調(diào)整及活檢模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中穿刺機(jī)構(gòu)示意圖；

圖中：1、床體，2、超聲掃描探頭，3、松緊旋鈕，4、探頭轉(zhuǎn)動架，5、壓緊塊，6、固定連接環(huán)，7、v形塊，8、連接螺釘，9、弧形齒條，10、弧形滑塊，11、齒輪，12、齒輪，13、步進(jìn)電機(jī)，14、電機(jī)支架，15、弧形滑塊，16、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，17、步進(jìn)電機(jī)，18、連接板，19、連接架，20、左豎板，21、上橫板，22、連接軸，23、氣撐桿，24、電機(jī)支架，25、下橫板，26、連接架，27、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，28、橫臂，29、步進(jìn)電機(jī)，30、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，31、套板，32、步進(jìn)電機(jī)，33、立柱，34、底座，35、電機(jī)支架，36、步進(jìn)電機(jī)，37、弧形齒條，38、右豎板，39、調(diào)整孔，40、調(diào)整板，41、步進(jìn)電機(jī)，42、穿刺機(jī)構(gòu)，活檢針42-1、針座42-2、小齒輪42-3、直齒條42-4、u形槽42-5、立板42-6、電動機(jī)42-7。

具體實(shí)施方式：

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實(shí)施例來描述本發(fā)明。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：它由床體1、位姿調(diào)整及活檢模塊、俯仰模塊和立柱擺臂模塊組成，位姿調(diào)整及活檢模塊包含超聲掃描探頭2、松緊旋鈕3、探頭轉(zhuǎn)動架4、壓緊塊5、固定連接環(huán)6、v形塊7、連接螺釘8、弧形齒條9、弧形滑塊10、齒輪11、齒輪12、步進(jìn)電機(jī)13、電機(jī)支架14、弧形滑塊15、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16、步進(jìn)電機(jī)17、電機(jī)支架35、步進(jìn)電機(jī)36、弧形齒條37、穿刺機(jī)構(gòu)42，俯仰模塊包含連接板18、連接架19、左豎板20、上橫板21、連接軸22、氣撐桿23、電機(jī)支架24、下橫板25、連接架26、、右豎板38、步進(jìn)電機(jī)41，立柱擺臂模塊包含旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)27、橫臂28、步進(jìn)電機(jī)29、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)30、套板31、步進(jìn)電機(jī)32、立柱33、底座34、調(diào)整孔39、調(diào)整板40，床體1上卡接底座34，底座34側(cè)面鉆有調(diào)整孔39，調(diào)整孔39與調(diào)整板40連接，以適應(yīng)不同厚度的床體1，超聲掃描探頭2由一對v形塊7夾持，松緊旋鈕3穿過探頭轉(zhuǎn)動架4與v形塊7螺旋連接，探頭轉(zhuǎn)動架4套接在固定連接環(huán)6上由壓緊塊5壓緊，固定連接環(huán)6通過連接螺釘8固定在弧形滑塊10上，弧形滑塊10滑接在弧形齒條37外側(cè)，弧形滑塊10上安裝穿刺機(jī)構(gòu)42，電機(jī)支架35上安裝步進(jìn)電機(jī)36，電機(jī)支架35固定在弧形滑塊10上，齒輪11安裝在步進(jìn)電機(jī)36軸上與弧形齒條37嚙合，弧形齒條37上端固定在弧形滑塊15上，弧形滑塊15滑接在弧形齒條9外側(cè)，電機(jī)支架14上安裝步進(jìn)電機(jī)13，電機(jī)支架14固定在弧形滑塊15上，齒輪12安裝在步進(jìn)電機(jī)13軸上與弧形齒條9嚙合，弧形齒條9焊接在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16上，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16底部與連接板18相連接，步進(jìn)電機(jī)17安裝在連接板18下方來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16，連接板18與左豎板20通過連接架19連接，進(jìn)而使位姿調(diào)整及活檢模塊和俯仰模塊連接在一起，左豎板20上方與上橫板21通過連接軸22連接，左豎板23下方與下橫板25通過連接軸22連接，氣撐桿23細(xì)端與左豎板20上方的連接軸22連接，氣撐桿23粗端與右豎板38下方的連接軸22連接，電機(jī)支架24固定在右豎板38上，步進(jìn)電機(jī)41安裝在電機(jī)支架24上帶動上橫板21上下擺動，右豎板38與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)27通過連接架26連接，進(jìn)而使俯仰模塊和立柱擺臂模塊連接在一起，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)27下方安裝橫臂28，橫臂28下方安裝步進(jìn)電機(jī)29來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)30，橫臂28右端焊接旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)30，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)30下方與套板31連接，套板31下方安裝步進(jìn)電機(jī)32以帶動橫臂28左右擺動，套板31套接在立柱33上，立柱33插裝在底座34上為機(jī)器人提供支撐。

進(jìn)一步的，所述的底座34側(cè)面鉆有調(diào)整孔39，調(diào)整孔39與調(diào)整板40連接，以適應(yīng)不同厚度的床體1。

進(jìn)一步的，所述的超聲掃描探頭2由一對v形塊7夾持，松緊旋鈕3穿過探頭轉(zhuǎn)動架4與v形塊7螺旋連接，探頭轉(zhuǎn)動架4套接在固定連接環(huán)6上由壓緊塊5壓緊,超聲掃描探頭2在探頭轉(zhuǎn)動架4的帶動下能實(shí)現(xiàn)正、反360度旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述的氣撐桿23細(xì)端和粗端分別與左豎板20上方的連接軸22和右豎板38下方的連接軸22相連，即氣撐桿23處在左豎板20、右豎板38、上橫板21和下橫板25構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)的對角線上，在步進(jìn)電機(jī)41帶動上橫板21和下橫板25上、下擺動完成連接板18高度的調(diào)節(jié)后保持俯仰模塊姿態(tài)的穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，所述的弧形滑塊15沿弧形齒條9滑動，進(jìn)而帶動弧形齒條37沿弧形齒條9運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)固定連接環(huán)6和穿刺機(jī)構(gòu)42在水平面的運(yùn)動；齒輪11與弧形齒條37嚙合，齒輪11轉(zhuǎn)動帶動弧形滑塊10沿弧形齒條37滑動，完成固定連接環(huán)6和穿刺機(jī)構(gòu)42在豎直面的運(yùn)動。

進(jìn)一步的，所述的穿刺機(jī)構(gòu)42由活檢針42-1、針座42-2、小齒輪42-3、直齒條42-4、u形槽42-5、立板42-6、電動機(jī)42-7組成，電動機(jī)42-7正、反轉(zhuǎn)使得直齒條42-4往復(fù)運(yùn)動進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活檢針42-1進(jìn)入和退出人體的運(yùn)動。

本具體實(shí)施方式的工作原理為：調(diào)節(jié)調(diào)整孔39與調(diào)整板40的位置使底座34卡裝在床體1上，立柱33插裝在底座34中，患者側(cè)身屈膝躺在床體1上背對超聲掃描探頭2和穿刺機(jī)構(gòu)42，通過步進(jìn)電機(jī)32和步進(jìn)電機(jī)29的旋轉(zhuǎn)分別調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)30和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)27使橫臂28和連接板12擺動到合適的水平位置，再通過步進(jìn)電機(jī)41驅(qū)動上橫板21和下橫板25擺動使位姿調(diào)整及活檢模塊到達(dá)合適高度，氣撐桿23用于使位姿調(diào)整及活檢模塊保持姿態(tài)穩(wěn)定，步進(jìn)電機(jī)13和步進(jìn)電機(jī)36聯(lián)動驅(qū)動弧形滑塊15和弧形滑塊10分別在弧形齒條9和弧形齒條37上滑動使得固定連接環(huán)6的位置改變，進(jìn)而使v形塊夾持的超聲掃描探頭2快速準(zhǔn)確定位至患者直腸口，步進(jìn)電機(jī)17驅(qū)動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16轉(zhuǎn)動進(jìn)而使超聲掃描探頭2進(jìn)入直腸到達(dá)前列腺附近，轉(zhuǎn)動探頭轉(zhuǎn)動架4使超聲掃描探頭2在前列腺附近進(jìn)行掃描，結(jié)合超聲掃描探頭2得到的圖像，由電動機(jī)42-7正向轉(zhuǎn)動來驅(qū)動小齒輪42-3正向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動直齒條42-4前進(jìn)，直齒條42-4末端的活檢針42-1刺入前列腺實(shí)現(xiàn)穿刺活檢取樣，然后電動機(jī)42-7反向轉(zhuǎn)動來驅(qū)動小齒輪42-3反向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動直齒條42-4后退，直齒條42-4末端的活檢針42-1離開前列腺完成穿刺活檢工作。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。