一種超聲探頭旋轉(zhuǎn)裝置及其使用方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，更加具體地說，涉及前列腺手術(shù)的醫(yī)療器械。
【背景技術(shù)】
[0002]前列腺是人體非常少有的、具有內(nèi)、外雙重分泌功能的性分泌腺，如栗子，底朝上，與膀胱相貼，尖朝下，抵泌尿生殖膈，前面貼恥骨聯(lián)合，后面依直腸，前列腺腺體的中間有尿道穿過，扼守著尿道上口，所以前列腺有病，排尿首先受影響。當(dāng)前列腺出現(xiàn)病變時，一種方法是“直腸指診”，觸知前列腺背面，憑借醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷，另一種方法是進(jìn)行前列腺活檢，即從前列腺取出組織的一小部分作為樣品，由病理學(xué)家或者專業(yè)醫(yī)生在顯微鏡下通過細(xì)胞、組織和器官的研究進(jìn)行檢查，進(jìn)行更為直觀的觀測和判斷。
[0003]前列腺活檢一般在泌尿外科進(jìn)行，用時大約在15 — 20分鐘，通常使用直腸超聲(TRUS)進(jìn)行前列腺的顯影，在直腸超聲的顯影幫助下，醫(yī)生使用活檢槍對前列腺的病灶區(qū)域進(jìn)行取樣。在進(jìn)行取樣過程中，活檢槍可選擇穿過直腸壁，或者經(jīng)會陰進(jìn)入前列腺，不管選擇哪個途徑，都需要在直腸超聲的顯影幫助下，避開尿道等周圍器官或者組織，避免對周邊器官或者組織的傷害，因此直腸超聲的顯影質(zhì)量就成為前列腺活檢的重要影響因素之
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[0004]近年來，經(jīng)直腸超聲掃描成像在前列腺微創(chuàng)手術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，然而，現(xiàn)有技術(shù)存在如下問題，降低了設(shè)備的可靠性與安全性:
[0005]1.腔內(nèi)超聲探頭的非期望位移或轉(zhuǎn)速:目前臨床中應(yīng)用的設(shè)備，多采用單電機(jī)控制超聲探頭的運(yùn)動。若運(yùn)行中電機(jī)失控，可能導(dǎo)致腔內(nèi)的超聲探頭產(chǎn)生不可控位移或轉(zhuǎn)速，若不能及時挽回、補(bǔ)救，極易造成對患者的傷害，引發(fā)醫(yī)療事故，是手術(shù)的一大隱患。因此如何克服電機(jī)失控帶來的影響，具有重要臨床意義。
[0006]2.現(xiàn)有技術(shù)中為實(shí)現(xiàn)超聲探頭旋轉(zhuǎn)的傳動結(jié)構(gòu)，多采用齒輪連接方式，由電機(jī)輸出軸經(jīng)傳動，帶動超聲探頭旋轉(zhuǎn)，需要額外的結(jié)構(gòu)與空間用于固定齒輪，占用操作空間較大，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜度增加。同時，齒輪傳動有一定誤差，影響設(shè)備精度。
[0007]3.目前所采用的腔內(nèi)超聲探頭中，不乏非對稱超聲探頭(即探頭前部中心軸與手柄中心軸不重合，例如探頭前端細(xì)、手柄端粗)；而現(xiàn)有的用于夾持超聲探頭的裝置，多采用對稱結(jié)構(gòu)、均一厚度的設(shè)計(jì)，默認(rèn)繞被夾持部位(超聲探頭手柄)的中心軸旋轉(zhuǎn)，而非繞腔內(nèi)的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)部位(超聲探頭前部)的中心軸旋轉(zhuǎn)，直接導(dǎo)致超聲探頭在人體內(nèi)作偏心旋轉(zhuǎn)，可能導(dǎo)致目標(biāo)掃描器官變形、降低成像精度，甚至損壞超聲探頭保護(hù)套，造成對受術(shù)者的傷害，引發(fā)醫(yī)療事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超聲探頭旋轉(zhuǎn)裝置，避免腔內(nèi)非對稱超聲探頭發(fā)生偏心旋轉(zhuǎn)、造成非期望位移或轉(zhuǎn)速、給患者帶來傷害，增強(qiáng)系統(tǒng)安全性。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0010]超聲探頭旋轉(zhuǎn)裝置，包括電機(jī)、磁石和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件，其中:
[0011]磁石的數(shù)量至少為兩個，電機(jī)的數(shù)量至少為兩個，且一個磁石只和一個電機(jī)的輸出軸相連；
[0012]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的外圓周和磁石的外圓周接觸相切，通過磁力將旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件與磁石吸附在一起；
[0013]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的整體呈現(xiàn)U型凹槽結(jié)構(gòu)，自U型凹槽結(jié)構(gòu)的開口至U型凹槽結(jié)構(gòu)的底部圓弧，U型凹槽的厚度逐漸變薄。進(jìn)一步地，為增加這種結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性，本發(fā)明的超聲探頭旋轉(zhuǎn)裝置中設(shè)置控制器，所述控制器與電機(jī)相連，用于對電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時檢測，并對采集到的信號加以處理。當(dāng)檢測到某個電機(jī)狀態(tài)異常，控制器可以給所有電機(jī)發(fā)出停止運(yùn)行的信號，并發(fā)出故障警報，使醫(yī)生知曉系統(tǒng)故障，及時停止手術(shù)、進(jìn)行后續(xù)處理，防止對患者的進(jìn)一步傷害。
[0014]在上述技術(shù)方案中，為更好地實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件和磁石更好地接觸連接，在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的外表面上設(shè)置旋轉(zhuǎn)槽，用于和磁石的外圓周表面進(jìn)行接觸，以實(shí)現(xiàn)兩者磁吸和兩者外圓周表面的相切。在旋轉(zhuǎn)槽的兩端設(shè)置隔擋，即在旋轉(zhuǎn)槽兩端設(shè)置高出旋轉(zhuǎn)槽表面一定高度的隔擋，當(dāng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件轉(zhuǎn)動至兩端極限位置時，因?yàn)樾D(zhuǎn)槽兩端的隔擋，不會繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得夾持其中的超聲探頭也停止旋轉(zhuǎn)，避免超聲探頭的超范圍不可控旋轉(zhuǎn)。
[0015]在上述技術(shù)方案中，電機(jī)帶動與之相連的磁石進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，磁石的旋轉(zhuǎn)通過磁力吸附，帶動整個旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)帶動超聲探頭旋轉(zhuǎn)的目的。
[0016]在上述技術(shù)方案中，U型凹槽結(jié)構(gòu)的開口能夠容納超聲探頭手柄并能夠順利取出或者放入，在超聲探頭手柄的外表面與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的內(nèi)表面接觸相切且兩者之間產(chǎn)生夾持作用，以保證超聲探頭在放入U型凹槽中不發(fā)生晃動為準(zhǔn)，同時實(shí)現(xiàn)在將超聲探頭手柄放入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件后，超聲探頭手柄和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件組成的共同旋轉(zhuǎn)部件，與超聲探頭前部具有相同的旋轉(zhuǎn)中心軸。
[0017]在上述技術(shù)方案中，沿著旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的圓周進(jìn)行磁石的設(shè)置，以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的豎直對稱面(即豎直徑向方向)為對稱面，對稱設(shè)置磁石或者非對稱設(shè)置磁石。
[0018]在上述技術(shù)方案中，磁石的數(shù)量為2— 4個，電機(jī)的數(shù)量為2— 4個。
[0019]本發(fā)明的超聲探頭旋轉(zhuǎn)裝置中的磁石與電機(jī)可置于固定件中，并將固定件與滑軌進(jìn)行配合使用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用電機(jī)協(xié)同結(jié)構(gòu)控制超聲探頭的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)一個電機(jī)失控，其余電機(jī)能夠抑制故障電機(jī)的異常運(yùn)動，防止電機(jī)異常運(yùn)動導(dǎo)致的超聲探頭的轉(zhuǎn)速突變或高速連續(xù)旋轉(zhuǎn)，增加系統(tǒng)安全性，避免對患者的傷害，從原理上提高設(shè)備安全性、可靠性，并可以利用控制器實(shí)現(xiàn)電機(jī)故障報警，方便醫(yī)生處理突發(fā)情況。使用磁石取代傳統(tǒng)的齒輪連接結(jié)構(gòu)，一方面，簡化機(jī)械復(fù)雜度，避免齒輪結(jié)構(gòu)的誤差，減少部件間的磨損，降低成本，節(jié)約手術(shù)空間，使在臨床上與之配合使用的穿刺設(shè)備等可以更接近超聲探頭，從而實(shí)現(xiàn)更精確的定位與監(jiān)測，另一方面，磁吸式連接是一種良好的結(jié)構(gòu)性配合，磁石便于拆卸和更換，較好地保證了磁吸式連接的可靠性；同時，磁吸式連接不屬于剛性連接，機(jī)械上沒有嚙合結(jié)構(gòu)，即使導(dǎo)向部件轉(zhuǎn)動到了兩端的極限位置，也不會造成與磁石相連的電機(jī)的堵轉(zhuǎn)、甚至損壞設(shè)備，而最多只是使磁石與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件之前出現(xiàn)相對滑動，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。由超聲探頭前部、超聲探頭手柄和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件所組成的旋轉(zhuǎn)整體被視作擁有對稱結(jié)構(gòu)，此時通過控制旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的旋轉(zhuǎn)，即可使包括超聲探頭在內(nèi)的該旋轉(zhuǎn)整體繞超聲探頭前部的中心軸旋轉(zhuǎn)，從而補(bǔ)償超聲探頭非對稱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的腔內(nèi)超聲探頭的偏心旋轉(zhuǎn)及其不利影響。
【附圖說明】
[0020]圖1是利用本發(fā)明技術(shù)方案的超聲探頭旋轉(zhuǎn)裝置的裝配結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為旋轉(zhuǎn)磁石，2為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，3為卡扣結(jié)構(gòu)，4為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件，5為固定件，6為導(dǎo)軌，7為超聲探頭前部，8為超聲探頭手柄。
[0021]圖2是本發(fā)明技術(shù)方案中旋轉(zhuǎn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)磁石的連接方式示意圖，其中I為旋轉(zhuǎn)磁石，2為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0022]圖3是本發(fā)明技術(shù)方案中旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)磁石和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的連接結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為旋轉(zhuǎn)磁石，2為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，4為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件，4-1為旋轉(zhuǎn)槽，4-2為隔擋。
[0023]圖4是本發(fā)明技術(shù)方案中旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)磁石的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為旋轉(zhuǎn)磁石，2為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，5為固定件。
[0024]圖5是本發(fā)明技術(shù)方案中旋轉(zhuǎn)磁石和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為旋轉(zhuǎn)磁石，4為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件，5為固定件。
[0025]圖6是本發(fā)明技術(shù)方案中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的設(shè)計(jì)原理示意圖，其中4為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件，42為第三圓周(即旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的外圓周)，7為超聲探頭前部，71為超聲探頭前部截面圓的圓心，72為超聲探頭前部截面圓(即第一圓周)，8為超聲探頭手柄，81為超聲探頭手柄截面圓的圓心，82為超聲探頭手柄截面圓(即第二圓周)，R3是超聲探頭前部截面圓的半徑，R2是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件外圓周的半徑，Rl是超聲探頭手柄截面圓的半徑。
[0026]圖7是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)磁石的對稱安裝方式示意圖，其中I為旋轉(zhuǎn)磁石，4為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件，8為超聲探頭手柄。
[0027]圖8是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁石的非對稱安裝方式示意圖，其中I為旋轉(zhuǎn)磁石，4為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件，8為超聲探頭手柄。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0029]如附圖1所示，采用非對稱超聲探頭，即探頭前部中心軸與手柄中心軸不重合，探頭前端細(xì)、手柄端粗，將超聲探頭手柄固定在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件中并使用固定裝置(例如卡扣結(jié)構(gòu))予以固定。(旋轉(zhuǎn))磁石和(旋轉(zhuǎn))電機(jī)的輸出軸相連，并將磁石和電機(jī)固定安裝在固定件中，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件與旋轉(zhuǎn)磁石相接處，即旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件的外圓周和旋轉(zhuǎn)磁石的外圓周相切，通過磁力將旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件與旋轉(zhuǎn)磁石吸附在一起，此時旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動與之相連的旋轉(zhuǎn)磁石進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，磁石的旋轉(zhuǎn)通過磁力吸附，帶動整個旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向部件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)帶動超聲探頭旋轉(zhuǎn)的目的。整個固定件設(shè)置在導(dǎo)軌上，并可沿著導(dǎo)軌進(jìn)行相對移動，以帶動超聲探頭的如后移動。
[0030]如附圖2所示，旋轉(zhuǎn)磁石與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸連接，并能夠繞電機(jī)輸出軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，采用雙電機(jī)協(xié)同控制方式，兩個電機(jī)的特性與參數(shù)相同。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的數(shù)量為2個，旋轉(zhuǎn)磁石的數(shù)量為2個，且一個旋轉(zhuǎn)磁石只和一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連。如附圖4所示，連接后的旋轉(zhuǎn)磁石和旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿與固定件水平長度平行的方向設(shè)置在固定件中，磁石和電機(jī)的大小以能夠固定安裝在固定件中、不影響安裝在固定件外的其他部件的正常運(yùn)動為宜。兩個電機(jī)在固定件中間隔一定間距進(jìn)行設(shè)置，同理旋轉(zhuǎn)磁石在固定件中間隔一定間距進(jìn)行設(shè)置。這一間距能夠保持兩個電機(jī)和兩個磁石的各自獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，并保證整體的安裝配合，例如5—50mm的間距。
[0031]控制器(圖中未示出)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連，并對電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)(例如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向)進(jìn)行實(shí)時檢測，當(dāng)兩個電機(jī)中的一個電機(jī)狀態(tài)異常(例如速度失控)，另一個正常電機(jī)能夠提供與故