一種可攜式微機控制圓周向摩擦螺旋切活檢與手術裝置製造方法

2023-06-12 17:00:51

一種可攜式微機控制圓周向摩擦螺旋切活檢與手術裝置製造方法
【專利摘要】一種可攜式微機控制圓周向摩擦螺旋切活檢與手術裝置，其主要特徵在於，所述的裝置包括組合針套部件和微機控制組合部件。在本發明中，在手術器械的刀頭部分設置了引導針，引導針在B超的引導下搜尋瘤體並使之固定。刀頭部分設置了橫切的刀口，可切開瘤體組織。在真空作用下將瘤體吸入切槽，由微機控制兩個步進電機驅動內、中套轉動，內套頭部圓周開有鋒利刀口，旋轉時可切割瘤體組織，中套旋轉控制切槽方向和角度，移動外套可控制切口大小。醫生可使用按鈕設定的切割起始角度和終止角度，微機根據設定自動完成轉向和切割，一次性完成標本切割或切除瘤體，不留死角。這是目前手動控制操作無法比擬的。
【專利說明】一種可攜式微機控制圓周向摩擦螺旋切活檢與手術裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及由微處理器控制的微創醫療手術器械，特別適用於人體內腫瘤軟組織 的活檢或圓周向自動微創腫瘤軟組織切除手術。

【背景技術】
[0002] 現有技術存在的問題：
[0003] 麥默通旋切刀進行乳腺腫瘤活檢或手術時，旋切刀是由醫生徒手在B超的引導下 進行手術的，如果瘤體稍大（> l〇mm)就必須反覆多次徒手旋轉切槽角度切除腫瘤。醫師 在反覆多次操作過程，往往無法控制瘤體的移動，因此需要反覆查找、定位，每切一刀對剩 餘部分切除的準確性影響都極大；也因徒手操作很難精確控制切割方向和角度，難以獲得 腫塊全部切緣，可能導致部分腫瘤殘留。對於瘤體較大、形態不規則、包膜不明顯或多個融 合的腫塊，幾次切割後局部出血以及結構的改變均可影響超聲的判斷，很難精確地全部切 除腫瘤。現有技術由於使用徒手操作，在反覆多次切割過程中，由於瘤體會發生移動，徒手 操作對完全切除的控制相當困難，並且反覆多次的切割過程對正常組織損傷較大。


【發明內容】

[0004] 本發明目的是為了克服上述【背景技術】的缺點，解決由於醫師徒手控制的缺點。在 本發明中在手術器械的刀頭部分設置了引導針，引導針在B超的引導下可以比較方便的搜 尋瘤體並使之固定。刀頭部分還設置了橫切的鋒利刀口，使刀口在引導針的引導下切開瘤 體組織並進入瘤體，然後由計算機控制兩個步進電機驅動內套和中套轉動。內套旋轉為切 割瘤體組織，中套旋轉控制切槽方向和角度，移動外套可控制切口大小。無需用徒手旋轉方 向來控制切槽方向，並且可以在圓周方向不留死角，這是手動控制無法比擬的。在切割過程 中只需要保持手柄不動，微機就可以根據醫生使用按鈕設定的切割起始角度和終止角度自 動轉向切割，一次性完成標本切割，或全部瘤體，不殘留瘤體。
[0005] 為了實現上述發明目的，本發明提供了一種可攜式微機控制圓周向摩擦螺旋切活 檢與手術裝置，其主要特徵在於，所述的裝置包括組合針套部件和微機控制組合部件，針 頭、針套組合部件為一次性用品，微機控制組合部件可反覆使用。
[0006] 組合針套部件包括：
[0007] 1.引導針頭、橫切刀片和刀片座：該引導針頭的頭部裝有引導針，引導針和橫切 刀片安裝在刀片座上，整個刀頭安裝在中套針管的一端。引導針的作用是：醫生在B超引導 下可以比較容易地切開表皮，刺入瘤體，有利於搜尋並固定瘤體最佳手術位置，減少在搜尋 瘤體過程對正常組織的損傷，可以防止操作過程中瘤體的移動導致後續手術的困難。
[0008] 2.內套針管：針管的一端磨削成鋒利的刀口用於切割瘤體組織，另一端被切割成 一定角度用於安裝預置真空取樣管或真空取樣連接管。在瘤體樣本取樣後在負壓作用下進 入預置真空管。內套的中後端裝有被動摩擦輪，用於與微機控制部件的摩擦傳動輪擬合。 [0009] 3.中套針管：前端裝有引導針頭組件，並在前端開一個取樣槽。後端裝有被動齒 輪，該齒輪與中套步進電機傳動齒輪擬合，用於控制取樣槽的開口方向。中部裝有角度標識 的手輪，用於指示中套切割過程和狀態。
[0010] 4.外套針管：用於標識針管進入體內長度，控制取樣槽開口長度，方便留置瘤體 切割位置標識。
[0011] 5.預置真空取樣管：取樣管被預置成真空狀態，在組織被切下後，瘤體組織被吸 入取樣管內，拔出取樣管即可將組織送活檢，更換預置真空取樣管可以反覆多次進行取樣。
[0012] 6.真空取樣連接管：用於連接外部真空泵和留置瘤體組織樣本，適用於較大瘤體 組織進行多次切割瘤體使用；
[0013] 7.針套組合部件外殼：用於安裝針套組件，該組件為一次性用品；
[0014] 微機控制組合部件：
[0015] 1.傳動組合部件：內套針管驅動步進電機、減速機及主動摩擦傳動輪；中套針管 驅動步進電機、減速機及傳動齒輪；
[0016] 2·微機控制系統：微處理器用於控制步進電機，鋰電池用於微機控制系統供電， 顯示器用於人機互動界面，按鍵用於輸入活檢或手術有關參數；
[0017] 3·微機控制組合部件外殼：用於安裝傳動組合部件和微機控制系統
[0018] 針套組合部件包括：
[0019] 針頭部分由引導針1，橫切刀片2,刀片座3組成，針頭安裝在中套4的頭部，中間 套上緊鄰針頭部的部位開有瘤體取樣槽，該取樣槽開口方向與軸線成90度。中間套的中部 裝有帶角度標識的手輪8,該手輪可以方便醫生觀察自動切割過程中的實施過程，後端裝有 被動齒輪21用於與中套驅動電機減速器上的齒輪擬合，帶動中套改變切割方向。
[0020] 內套5的頭部：
[0021] 中套的中間部位裝有內套5,外套6,外套手輪7,中套手輪8,真空管12,針套組合 外殼14,內套旋切刀被動摩擦輪17，
[0022] 微機控制組合部件包括：
[0023] 器械主體外殼9,操作按鈕10,顯示器11，電池13,微機控制系統板15,內套驅動電 機與減速機16,主動摩擦輪18,中套驅動電機與減速機19,驅動齒輪20。
[0024]本發明的主要特徵1 :帶引導針的刀頭結構：由引導針1,橫切刀片2和刀片座3 構成，引導針1和橫切刀片2安裝在刀片底座上，整個刀頭安裝中套上。引導針的作用是在 B超引導下可以比較容易地切開表皮，刺入瘤體，有利於搜尋並固定瘤體最佳手術位置，減 少在搜尋瘤體過程對正常組織的損傷，可以防止操作過程中瘤體的移動導致後續手術的困 難。
[0025]內套5的頭部被磨削成鋒利的刀口見圖2 ;內套的後部裝有內套旋切被動摩擦輪 17 ;尾部被切割成一定角度，用於預置真空取樣管12從內套尾部裝入。內套5安裝在中套6 內，中套6的前端部開有一個10-60mm長度的取樣槽，取樣槽的作用是內套向後運動時在真 空的作用下使瘤體組織進入取樣槽。使用時內套的前端刀口處於中套的最前端，與中套的 頭部的刀片座3密封。在插入瘤體軟組織後，可使用4個按鈕1〇設定切割的起始和終了的 角度，微機將根據設定的角度自動控制內套步進電機轉動。主動摩擦輪 18的軸線與被動摩 擦輪17軸線有一夾角，主動摩擦輪18的轉動時驅動被動摩擦輪17做螺旋運動。被動摩擦 輪與內套 5固定在一起，也就使得內套向前或向後做螺旋運動。在內套向後運動時瘤體組 織在真空管的負壓作用下，前端的組織被吸入取樣槽內，內套6向後運動的距離微機可以 根據步進電機的步距換算獲得，步距的大小也決定了被吸入的組織的長短。內套向後運動 到設定的距離後，微機再控制步進電機使內套向前做螺旋切割運動，對瘤體組織進行切割， 在整個過程都必須在有負壓的情況下進行，在負壓的作用下被切割下來的組織會進入內套 內，內套前端外部的組織在負壓的作用下又會進入內套內，直到內套向前做螺旋運動到刀 頭部位。當內套頂住刀頭後內套只能做旋轉運動，這是將切割的組織徹底與體內組織分離。 在微機接收到內套已經到頂端位置後則停止轉動。這就完成一次取樣過程。如果要進行圓 周方向多次切割手術，微機根據所設定的起始角開始進行多次切割手術，每次切割後，微機 將控制中套步進電機轉動並通過驅動齒輪20帶動中套被動齒輪21轉動一定的角度，再進 行下一次切割手術，直到設定的終止角為止。這樣在整個手術過程中，醫師只需第一次搜尋 到瘤體並將引導針插入瘤體內後，並保持本器械不動，操作將由微機自動切割完成，避免由 於徒手操作導致切割不完全。
[0026] 中套上的取樣槽結構：中套的前端裝有引導針1，橫切刀片2和刀片座3,後端裝有 被動齒輪21，中間部位裝有帶位置識別刻度的手輪8,被動齒輪與主機上的中套帶減速機 的步進電機19上的齒輪擬合，通過微機控制步進電機的步距，即可控制中套前端部的取樣 槽的方向，以切割圓周各向瘤體。刀頭與中套連接處開一個l〇 _60mm長的取樣槽。取樣槽 採用前後兩端不同的結構，前段與中套軸線垂直，後端與軸線成一定角度，取樣槽深度小於 等於半徑尺寸。這種取樣槽結構的優點是：後端與軸線成一定角度時在負壓作用下人體組 織進入槽內也呈現同樣的角度，有利於內套刀口做切割。前端結構可以使刀口距離刀頭最 近。這樣的結構可以對較大的瘤體進行縱深分段切割，並且瘤體在引導針的固定下不易移 動。在微機控制下做圓周方向切割後，再從縱深方向分段切割，可以達到不殘留瘤體。
[0027] 外套6的結構：外套6的後部裝有一隻帶標識的手輪7,外套表面上刻有以圓為 單位的刻度，用於指示器械進入體內的深度。外套有3個作用：1是用於指示器械進入體內 的深度；2是在手術過程中需要對已經取樣組織進行化驗時，可以取出器械將外套滯留在 體內，以便下一次再次手術時不需要再次搜尋瘤體位置；3是用於留置標識物。
[0028] 樣本採集預置真空管和真空瘤體樣本留置管：
[0029] 在採集組織樣本之前將預置真空管插入裝置內套的尾部，使內套內產生負壓。微 機控制內套反向旋轉使內套向著手柄方向做旋轉運動。由於內套內存在負壓，此時人體組 織將隨著內套的移動被真空吸入取樣槽內。當到達設定的取樣長度後，微機控制內套做正 向螺旋切割運動，進行組織切割。
[0030] 微機控制系統結構框圖如圖3所示：控制系統由顯示器11,操作按鍵10,嵌入式微 處理器控制板15,聚合物鋰電池13等構成。控制系統框圖如圖所示：顯示器和按鍵用於人 機交互的輸入輸出，醫生可以使用按鍵輸入有關操作參數和操作指令，鋰電池以及充電電 路為控制系統提供電源。微處理器根據醫生所設定的參數，控制兩個步進電機轉動，通過齒 輪和摩擦輪轉動。中間套的轉動用以改變取樣槽的方向，而摩擦輪轉動這是帶動內套做螺 旋後退和前進運動，以達到吸入和切割瘤體組織。
[0031] 本發明的有益效果
[0032] 本發明對比已有技術具有以下創新點：
[0033] 1.採用具有引導針、橫切刀片及刀座結構的針頭組件；
[0034] 2.在中套的頭部就近刀頭座位置開設取樣槽，取樣槽口方向與針管軸線成90度；
[0035] 3.外套針管的使用可以根據瘤體大小控制取樣槽口的長度；
[0036] 4.可採用預置真空管和外加真空管結構；
[0037] 5.採用摩擦螺旋傳動方法可以使得內套針管做螺旋後退吸入瘤體組織和向前切 割運動切割瘤體組織；並且可以控制切割瘤體組織的長度；
[0038] 6·中套針管在步進電機和齒輪組的驅動下可以作圓周方向360度轉動；可以使得 圓周方向的腫瘤組織完全切除；
[0039] 7.採用帶人機互動功能的微機控制系統；
[0040] 8.採用雙步進電機驅動套針。
[0041] 本發明對比已有技術具有以下顯著優點：
[0042] 1.針頭組件結構顯著改善了醫生在B超的引導下搜尋和固定瘤體組織，一次性將 瘤體完全切除，減少病人痛苦。
[0043] 2.取樣開槽方向與中套管軸線成90度方向與現有技術開槽方向與軸線帶夾角的 開槽方法相比，可以最大限度減少器械對正常組織的損傷。這種結構可以在圓周方向多次 切割過程，可以對瘤體連續完整地切割，並且減少對正常組織的損傷。
[0044] 3.外針套的使用可以改變中套針管的開口長度，以減少對正常組織的損傷，也便 於再次後續手術無需再次搜尋瘤體位置。並為留置標誌物提供方便。
[0045] 4.內針套斜口可以方便安裝預真空取樣管的插入，並可使瘤體組織在負壓的作用 下進入真空管，在手術過程中可以反覆多次更換預真空管，進行多次取樣或手術。如使用外 部真空取樣管則可以連續進行，多次連續作圓周向手術完整一次性切除較大的瘤體。
[0046] 5.這種摩擦螺旋傳動方法結構簡單；採用步進電機及減速機可以通過控制步進 電機的步距實現切割長度的控制。做螺旋切割運動，對於瘤體組織而言，就類似於菜刀斜切 的作用。
[0047] 6.中套針管的360度旋轉的作用是用於改變中套取樣槽的方向，也就改變切割圓 周方向的瘤體組織，就是做一次切割運動後，中套轉動一定角度後再次進行切割，直到完成 所設定的初始角到終止角。這樣就能切除較大的瘤體組織，使得達到無瘤殘留。
[0048] 7.微機控制系統採用鋰電池作為控制系統的電源，因此裝置操作靈活、方便。本 發明在活檢過程，可以採用預置真空樣本採集管，無需連接真空慄，醫生在活檢操作過程簡 單、靈活、便捷，減少病人痛苦。醫生在實施腫瘤切除手術過程中，只需在B超的引導下找到 瘤體並穿刺瘤體成功後，只要徒手穩定本裝置機身，瘤體切割由微機控制自動完成。微機按 照設定的參數做圓周向、完整地切割瘤體組織。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049] 圖1是本發明整體結構圖
[0050]弓丨導針1，橫切刀片2,刀片座3,中套4,內套5,外套6,外套手輪7,中套手輪8,器 械主體外殼9,按鈕10,顯示器11，外置真空管接口 12,電池13,器械底座外殼14,微機控制 板15,內套驅動電機與減速機16,內套旋切刀被動摩擦輪17,主動摩擦輪1S，中套驅動電機 與減速機19,驅動齒輪20,中套被動齒輪21，中套組件 22,內套組件23,外套組件24,外置 真空管25,預置真空管26。
[0051] 圖2是裝置針頭部分的放大圖
[0052] 圖3是微機控制系統的原理框圖
[0053] 微機控制部分包括：1.鋰電池充電控制電路；2.鋰電池為控制系統提供電源； 3.顯示器用於人機互動顯示設置手術範圍和手術過程；4.嵌入式微處理器為控制系統主 處理器；5.按鍵用於人機互動輸入手術參數；6.中套步進電機驅動電路；7.內套步進電機 驅動電路；8.帶減速機的中套步進電機；9.帶減速機的內套步進電機。

【具體實施方式】
[0054] 下面結合附圖對本發明作進一步描述。其中相同或相似的附圖標號表示相同或相 似的部件。下述說明是對本發明的構思的解釋，而不能理解為對本發明保護的一種限制。
[0055] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作了說明，但這些說明不能被理解為限制 了本發明的範圍，本發明的保護範圍由隨附的權利要求書限定，任何在本發明權利要求基 礎上的改動都是本發明的保護範圍。
[0056] 控制系統設置了按鍵，用於醫生輸入切割瘤體的起始和終止角度以及輸入開始自 動切割指令。顯示器用於裝置與醫生之間的人機顯示界面，顯示設定角度範圍和實時顯示 操作狀態。使用B超引導，經皮穿刺針插入人體組織，取樣槽中心對準病灶中心。使用真空 輔助技術配合高速摩擦螺旋切刀來獲取組織標本，內、中、外針套以及器械底座外殼部分為 一次性用品，使用時將針套裝在器械的主機上。微處理器控制內套做螺旋前進或後退運動、 控制中套作圓周方向運動以改變手術切除方向。
[0057] 內套的頭部被磨削成鋒利的刀口見圖2;內套的後部裝有內套旋切被動摩擦輪； 尾部被切割成一定角度，用於預置真空取樣管從內套尾部裝入，內套安裝在中套內。
[0058] 中套的前端部開有一個取樣槽，取樣槽的作用是內套向後運動時在真空的作用下 使瘤體組織進入取樣槽。使用時內套的前端刀口處於中套的最前端，與中套的頭部的刀片 座密封。在插入瘤體軟組織後，可使用4個按鈕設定切割的起始和終了的角度。微機將根據 設定的角度自動控制內套步進電機轉動。主動摩擦輪的軸線與被動摩擦輪軸線有一夾角， 主動摩擦輪的轉動時驅動被動摩擦輪做螺旋運動。被動摩擦輪與內套固定在一起，也就使 得內套向前或向後做螺旋運動。在被套向後運動時瘤體組織在真空管的負壓作用下，前端 的組織被吸入取樣槽內，內套向後運動的距離微機可以根據步進電機的步距換算獲得，步 距的大小也決定了被吸入的組織的長短。內套向後運動到設定的距離後，微機再控制步進 電機使內套向前做螺旋切割運動。對瘤體組織進行切割，在整個過程都必須在有負壓的情 況下進行，在負壓的作用下被切割下來的組織會進入內套內，內套前端外部的組織在負壓 的作用下又會進入內套內，直到內套向前做螺旋運動到刀頭部位。當內套頂住刀頭後內套 只能做旋轉運動，這是將切除組織徹底與體內組織分離。在微機接收到內套已經到頂端位 置後則停止轉動，這就完成一次取樣過程。如果要進行圓周方向多次切割手術，微機根據所 設定的起始角開始做多次進行多次切割手術，每次切割後，微機將控制中套步進電機轉動 並通過驅動齒輪帶動中套被動齒輪轉動一定的角度，再進行下一次切割手術，直到設定的 終止角為止。這樣在整個手術過程中，醫師只需第一次搜尋到瘤體並將引導針插入瘤體內 後，並保持本器械不動，操作將由微機自動切割完成，避免由於徒手操作導致切割不完全。 [0059] 本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護 範圍的不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技 術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1. 一種可攜式微機控制圓周向摩擦驅動螺旋切活檢與手術裝置，其主要特徵在於：所 述的裝置包括組合針套部件和微機控制組合部件。組合針套部件安裝在微機控制組合部件 上才能使用。
2. 根據權利要求1所述的組合針套部件包括：引導針頭組件，內套針管組件，中套針管 組件，外套針管組件，外接真空取樣連接管（或預置真空取樣管），針套組合部件外殼。
3. 根據權利要求2所述的引導針頭組件包括：引導針、橫切刀片和刀片座組成。該引 導針頭的頭部裝有引導針，引導針和橫切刀片安裝在刀片座上，整個刀頭安裝在中套針管 的一端。
4. 根據權利要求2所述的內套針管組件包括：針管的一端磨削成鋒利的刀口用於切割 組織，另一端被切割成一定角度用於安裝預置真空取樣管或真空取樣連接管。
5·根據權利要求2所述的中套針管組件包括：中套的前端裝有引導針組件，中套針管 在安裝引導針一端開有與軸線成9〇度長度1〇_6〇麵長的取樣槽，中間部位裝有帶位置標識 刻度的手輪，針管上刻有長度表示，後端裝有被動齒輪，被動齒輪與微機控制組合部件的中 套驅動齒輪擬合。
6·根據權利要求2所述的外套針管組件包括：外套針管和手輪組成，針管上刻有長度 標識。
7·根據權利要求1所述的微機控制組合部件包括：嵌入式微處理機組件，中套針管驅 動電機組件，內套針管驅動電機組件鋰電池及充電控制器，微機控制組件外殼。 8_根據權利要求書7所述的中套針管驅動電機組件包括：步進電機，減速機和齒輪。步 進電機軸與減速機連接，減速機輸出軸上安裝齒輪。齒輪與外套針管組件上的齒輪擬合。
9·根據權利要求書7所述的內套針管驅動電機組件包括：步進電機，減速機和摩擦傳 動輪。步進電機軸與減速機連接，減速機輸出軸上安裝摩擦傳動輪。摩擦傳動輪與內套針 管組件上的摩擦輪擬合。兩個摩擦輪的軸線成一定夾角，摩擦傳動輪旋轉時帶動內針套摩 擦輪做螺旋運動。
10.根據權利要求書7所述的嵌入式微處理機組件包括：嵌入式微處理器，鋰電池，顯 示器，按鍵，鋰電池充電電路。
【文檔編號】A61B17/3211GK104188693SQ201410319672
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】趙國軍, 謝尚鬧 申請人:杭州通達控制系統有限公司, 浙江工業大學