专利名称：梁式数控立体定位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种依据CT的断层扫描影像信息，在脱离CT的实时监控状态下，准确还原CT的断层方向和断层角度，精确重复断层影像所描述的空间位置，实现高精度、多点位、可重复的梁式数控立体定位仪，是医生进行介入诊断和肿瘤放、化疗微创手术的重要辅助设备。
背景技术：
微创手术是上世纪80年代末由一位法国医生实用新型的。传入我国二十余年来，由于这项技术使患者创伤小，痛苦少，恢复快，因此在我国取得了飞速发展。伴随着微创手术的发展，立体定位这一新型技术也在不断改进和创新。随着计算机断层X线摄像术(CT)的广泛应用，为传统的立体定位技术的应用开辟了崭新的领域和广阔的前景。
目前应用的立体定位器械，大多是采用框架式结构，定位原理分别采用直角坐标、球坐标、半圆仪测量等，结构繁复，人工计算，产生定位误差在所难免，而对于小的靶点来说，定位误差就意味着伤及其他组织，甚至是重要脏器、神经、血管等，产生严重的不良后果。还有一些立体定位设备虽然使用了电器元件和电脑控制，但因其必须在CT的实时监控下操作，患者长时间受X射线伤害，医患阻隔，手术中出现问题不能及时发现，而且受设备结构影响，不能一次在小范围内多点位的介入治疗，影响治疗效果。
实用新型内容本实用新型的目的是提出一种新型的，依据CT的断层扫描影像信息，在脱离CT的实时监控状态下，准确还原CT的断层方向和断层角度，精确重复断层影像所描述的空间位置，实现高精度、多点位、可重复的立体定位仪，克服上述系统的缺陷，具体结构如下由水平方向直线传动结构，垂直方向直线传动结构，梁翻转机构，角位移传感器，导向云台旋转机构，导向云台俯仰机构，倾角传感器器，线投影激光笔弹性锁紧机构，点投影激光笔弹性锁紧机构，激光笔，电控箱，PC数控系统，基准板构成，水平方向直线传动结构由一水平方向的梁式线性滑轨和在梁式线性滑轨上作水平滑动的驱动丝杠构成，驱动丝杠与一台步进电机连接，步进电机位于梁式线性滑轨的顶端，垂直方向直线传动结构由一垂直方向的线性滑轨，和在线性滑轨上作上下滑动的驱动丝杠构成，驱动丝杠与角位移传感器连接后与步进电机连接，步进电机又与导向云台俯仰机构连接，导向云台与导向云台俯仰机构连接，倾角传感器位于导向云台上方，线投影激光笔弹性锁紧机构、点投影激光笔弹性锁紧机构位于导向云台下方，点投影激光笔和线投影激光笔固定在锁紧机构上，电机通过电控箱与PC数控系统连接，梁翻转机构位于梁式线性滑轨的另一端或固定端，由蜗轮、蜗杆将梁式线性滑轨和电机连接，基准板位于点投影激光笔和线投影激光笔的下方，基准板是一块印有任意条互相垂直的坐标线或粘贴坐标纸的水平板。
梁式线性滑轨的顶端的步进电机驱动丝杠带动垂直方向直线传动结构在梁式线性滑轨上作水平滑动，配合CT床沿Y方向的移动，使点投影激光笔指向体表入针点；与导向云台俯仰机构连接的步进电机驱动垂直驱动丝杠沿垂直线性滑轨上下移动，调整导向云台与体表的高度；位于梁式线性滑轨的另一端或固定端的步进电机驱动蜗轮、蜗杆，带动梁式线性滑轨围绕X轴微动翻转，根据倾角传感器反馈数值，使导向云台围绕X轴保持水平；步进电机通过连接部件驱动导向云台围绕Z轴旋转，根据角位移传感器反馈数值完成还原CT的断层方向和∠A的旋转；步进电机通过连接部件驱动导向云台围绕Y轴俯仰，根据倾角传感器反馈数值，使导向云台围绕Y轴保持水平和完成∠B的俯仰；除CT床的运动以外，上述机械运动均由电控箱，PC数控系统控制完成。
梁式数控立体定位系统能够独立于CT使用并准确还原CT的断层方向的技术方法是因为基准板是一块印有任意条互相垂直的坐标线或粘贴坐标纸的水平板，将基准板放置在CT床面上，手动CT床进入CT龙门，调整基准板使其坐标线与CT机的摆位线平行或重合，并保持其调整后的状态，手动CT床退出CT龙门；由PC数控系统控制导向云台旋转，待线投影激光笔的投影线与基准板的坐标线平行或重合时，PC数控系统记录角位移传感器的反馈数值，表明导向云台的基准方向就是CT的断层方向。
程序约定，即沿X方向CT断层影像中体表入针点至靶点的路径与Z轴的夹角∠α值，称为进针角度值，沿Y方向与Z轴的夹角∠β值，称为CT的断层角度值，角度有正负之分，机器有左右摆位之分。PC数控系统根据∠α、∠β值计算出旋转角度∠A和俯仰角度∠B。发出指令并通过电控箱完成如下控制根据角位移传感器的测量值，控制导向云台旋转机构完成旋转角度∠A，根据导向云台倾角传感器的测量值，控制梁翻转机构、导向云台俯仰机构使导向云台处于水平状态；根据倾角传感器的测量值，控制导向云台俯仰机构完成俯仰角度∠B，空间角度定位完成，点投影激光笔的点投影路径即为∠α、∠β的二维角度。
本实用新型①、在脱离CT的实时监控状态下，准确还原CT的断层方向和断层角度。
②、采用梁式结构，既可吊装在CT床上方的天花板下，又可以悬臂式安装于带脚轮可移动的基座上，便于使用后的存放。
③、由于∠α、∠β的二维角度完成是通过程序计算，转化为旋转∠A、俯仰∠B而实现，因此，整个系统结构合理，运行稳定，导向云台紧凑、轻巧，为医生留出了手术操作空间。
④、利用CT床的Y方向运动，实现系统的三维寻找体表入针点的功能，简化了系统的结构，降低生产成本。
⑤、采用了闭环控制方式，导向云台在任何方向的水平度及∠A、∠B的实现均不受生产工艺及外部环境的影响，实现了高精度、多点位、可重复的立体定位。
⑥、保证导向云台处于水平状态，激光的投影线、点必须垂直大地，为达到此目的，激光笔安装方式为弹性锁紧结构，既垂直大地弹性可调，激光笔锁紧固定，确保了定位路径的准确。
图1梁式数控立体定位仪结构示意图图2还原CT的断层方向的基准板结构示意图其中1、X方向直线传动结构1.1、步进电机1.2、驱动丝杠1.3、线性滑轨；2、Z方向直线传动单元2.1、驱动丝杠2.2、线性滑轨；3、梁翻转机构；4、角位移传感器；5、导向云台旋转机构5.1、步进电机；6、导向云台俯仰机构7、倾角传感器8、线投影激光笔弹性锁紧机构8.1、线投影激光笔线投影激光笔；9、点投影激光笔弹性锁紧机构9.1、点投影激光笔；10、电控箱11、PC数控系统12、基准板。
具体实施方式
实施例1根据附图1采用梁式结构如下水平方向直线传动结构(1)由一水平方向的梁式线性滑轨(1.3)和在梁式线性滑轨上作水平滑动的驱动丝杠(1.2)构成，梁式线性滑轨固定在(B)上，驱动丝杠与一台步进电机(1.1)连接，步进电机位于梁式线性滑轨的顶端，垂直方向直线传动结构(2)由一垂直方向的线性滑轨(2.2)，和在线性滑轨上作上下滑动的驱动丝杠(2.1)构成，驱动丝杠与角位移传感器(4)连接后与导向云台旋转机构(5)的步进电机(5.1)连接，步进电机(5.1)又与导向云台俯仰机构(6)连接，导向云台与导向云台俯仰机构连接，倾角传感器(7)位于导向云台上方，线投影激光笔弹性锁紧机构(8)、点投影激光笔弹性锁紧机构(9)位于导向云台下方，点投影激光笔(9.1)和线投影激光笔(8.1)固定在锁紧机构上，电机通过电控箱(10)与PC数控系统(11)连接，梁翻转机构(3)位于梁式线性滑轨的另一端或固定端，由蜗轮、蜗杆将梁式线性滑轨和电机连接，基准板(12)位于点投影激光笔和线投影激光笔的下方，基准板是一块印有任意条互相垂直的坐标线或粘贴坐标纸的水平板。
实施例2根据附图1采用悬臂式，将梁式线性滑轨(1.3)带梁翻转机构(3)一端安装于带脚轮可移动的基座(A)上。其余结构同实施例1。
权利要求1.一种梁式数控立体定位仪，是由水平方向直线传动结构，垂直方向直线传动结构，梁翻转机构，角位移传感器，导向云台旋转机构，导向云台俯仰机构，倾角传感器，线投影激光笔弹性锁紧机构，点投影激光笔弹性锁紧机构，激光笔，电控箱，PC数控系统，基准板构成，其特征在于水平方向直线传动结构由一水平方向的梁式线性滑轨和在梁式线性滑轨上做水平滑动的驱动丝杠构成，驱动丝杠与一台步进电机连接，步进电机位于梁式线性滑轨的顶端，垂直方向直线传动结构由一垂直方向的线性滑轨，和在线性滑轨上做上下滑动的驱动丝杠构成，驱动丝杠与角位移传感器连接后与步进电机连接，步进电机又与导向云台俯仰机构连接，导向云台与导向云台俯仰机构连接，倾角传感器位于导向云台上方，线投影激光笔弹性锁紧机构、点投影激光笔弹性锁紧机构位于导向云台下方，点投影激光笔和线投影激光笔固定在锁紧机构上，电机通过电控箱与PC数控系统连接，梁翻转机构位于梁式线性滑轨的另一端或固定端，由蜗轮、蜗杆将梁式线性滑轨和电机连接，基准板位于点投影激光笔和线投影激光笔的下方，基准板是一块印有任意条互相垂直的坐标线或粘贴坐标纸的水平板。
专利摘要本实用新型涉及一种梁式数控立体定位仪，它是由水平方向直线传动结构，垂直方向直线传动结构，梁翻转机构，角位移传感器，导向云台旋转机构，导向云台俯仰机构，倾角传感器，线投影激光笔弹性锁紧机构，点投影激光笔弹性锁紧机构，电控箱，PC数控系统，基准板构成，其能在脱离CT的实时监控状态下，准确还原CT的断层方向和断层角度，精确重复断层影像的空间位置，是介入诊断和肿瘤放、化疗微创手术的重要辅助设备。
文档编号A61B6/00GK2796665SQ20052002294
公开日2006年7月19日 申请日期2005年4月29日 优先权日2005年4月29日
发明者乔恩珍 申请人:乔恩珍