医用X射线诊断装置

1.一种医用X射线诊断装置，其特征在于，包括机械臂、与所述机械臂连接的发射端多自由度并联机构、与所述发射端多自由度并联机构连接的X射线发射器、与所述X射线发射器相对布置并用于接收来自所述X射线发射器的X射线的X射线接收器、以及与所述X射线接收器连接的接收端多自由度并联机构，其中所述X射线发射器与所述X射线接收器能够在所述机械臂、发射端多自由度并联机构、以及所述接收端多自由度并联机构的驱动下保持轴线重合。
2.根据权利要求1所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述发射端多自由度并联机构为一Stewart平台，包括发射端静平台、发射端动平台、以及连接于所述发射端静平台和所述发射端动平台之间的六个发射端伸缩元件。
3.根据权利要求2所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述发射端多自由度并联机构的所述发射端静平台与所述机械臂固定连接，所述发射端多自由度并联机构的所述发射端动平台与所述X射线发射器固定连接。
4.根据权利要求1所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述接收端多自由度并联机构为一Stewart平台，包括接收端静平台、接收端动平台、以及连接于所述接收端静平台和所述接收端动平台之间的六个接收端伸缩元件。
5.根据权利要求4所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述接收端多自由度并联机构的所述接收端动平台与所述X射线接收器固定连接。
6.根据权利要求4所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述接收端多自由度并联机构的所述接收端静平台适于安装于地面。
7.根据权利要求4所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述医用X射线诊断装置还包括手术床，所述接收端多自由度并联机构的所述接收端静平台安装在所述手术床的底座上。
8.根据权利要求1所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述医用X射线诊断装置还包括发射端位置传感器以及接收端位置传感器，所述发射端位置传感器用于检测所述X射线发射器的位置，所述接收端位置传感器用于检测所述X射线接收器的位置。
9.根据权利要求8所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述医用X射线诊断装置还包括控制处理器，所述控制处理器用于接收所述发射端位置传感器以及所述接收端位置传感器的信号，并通过控制所述发射端多自由度并联机构和所述接收端多自由度并联机构而使得所述X射线发射器和所述X射线接收器到达预期位置。
10.根据权利要求1所述的医用X射线诊断装置，其特征在于，所述医用X射线诊断装置包括多个所述机械臂，所述X射线发射器位于所述多个所述机械臂的其中一个机械臂的末端。

医用X射线诊断装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型实施例涉及医疗器械领域，尤其涉及一种医用X射线诊断装置。\n背景技术\n[0002] X光机是产生X光的设备，被广泛应用于骨科、妇科及外科植、介入手术中。目前应\n用于手术室的X光机多是C型臂X光机。\n[0003] 现有的C型臂X光机的一端装配有X射线发射器，另一端装配有X射线接收器。手术\n中，将躺在手术床上的病人置于X射线发射器和X射线接收器之间，X射线接收器接受来自X\n射线发射器并透过病人的X射线，从而完成X光透射成像。\n[0004] 现有的C型臂X光机的C型臂在手术过程中获得透视影像时会与手术器械或手术机\n器人发生干涉，影响手术操作。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型实施例提供一种医用X射线诊断装置，其至少可避免与手术器械或者\n手术机器人发生干涉。\n[0006] 本实用新型实施例提供一种医用X射线诊断装置，包括机械臂、与所述机械臂连接\n的发射端多自由度并联机构、与所述发射端多自由度并联机构连接的X射线发射器、与所述\nX射线发射器相对布置并用于接收来自所述X射线发射器的X射线的X射线接收器、以及与所\n述X射线接收器连接的接收端多自由度并联机构，其中所述X射线发射器与所述X射线接收\n器能够在所述机械臂、发射端多自由度并联机构、以及所述接收端多自由度并联机构的驱\n动下保持轴线重合。本实用新型的医用X射线诊断装置通过将X射线发射器连接到发射端多\n自由度并联机构，将X射线接收器连接到接收端多自由度并联机构，使得X射线发射器以及X\n射线接收器能够分别通过发射端多自由度并联机构和接收端多自由度并联机构灵活调整\n至想要的位置和角度，进而使得X射线发射器与X射线接收器能始终位于同一轴线，避免与\n手术器械或者手术机器人发生干涉，解决了现有技术通过C型臂获得实时的X光透射影像时\nC型臂与手术器械或手术机器人发生干涉的问题。\n[0007] 在一种可行的方案中，所述发射端多自由度并联机构为一Stewart平台，包括发射\n端静平台、发射端动平台、以及连接于所述发射端静平台和所述发射端动平台之间的六个\n发射端伸缩元件。发射端Stewart平台的多自由度、高精度等特别保证了X射线发射器可灵\n活、精确地调整至想要的位置和角度。\n[0008] 在一种可行的方案中，所述发射端多自由度并联机构的所述发射端静平台与所述\n机械臂固定连接，所述发射端多自由度并联机构的所述发射端动平台与所述X射线发射器\n固定连接。通过发射端多自由度并联机构的发射端静平台和发射端动平台直接分别连接机\n械臂和X射线发射器，结构简单，传动稳定。\n[0009] 在一种可行的方案中，所述接收端多自由度并联机构为一Stewart平台，包括接收\n端静平台、接收端动平台、以及连接于所述接收端静平台和所述接收端动平台之间的六个\n接收端伸缩元件。接收端Stewart平台的多自由度、高精度等特别保证了X射线接收器可灵\n活、精确地调整至想要的位置和角度。\n[0010] 在一种可行的方案中，所述接收端多自由度并联机构的所述接收端动平台与所述\nX射线接收器固定连接。通过接收端多自由度并联机构的接收端动平台直接连接X射线发射\n器，结构简单，传动稳定。\n[0011] 在一种可行的方案中，所述接收端多自由度并联机构的所述接收端静平台适于安\n装于地面。这样的安装方式可使接收端多自由度并联机构被稳定地安装。\n[0012] 在一种可行的方案中，所述医用X射线诊断装置还包括手术床，所述接收端多自由\n度并联机构的所述接收端静平台安装在所述手术床的底座上。这样的安装方式可提高医用\nX射线诊断装置的使用灵活性，根据需要调整位置。\n[0013] 在一种可行的方案中，所述医用X射线诊断装置还包括发射端位置传感器以及接\n收端位置传感器，所述发射端位置传感器用于检测所述X射线发射器的位置，所述接收端位\n置传感器用于检测所述X射线接收器的位置。通过位置传感器实时检测X射线发射器和X射\n线接收器的位置，有助于实时调整X射线发射器和X射线接收器的位置至想要的位置。\n[0014] 在一种可行的方案中，所述医用X射线诊断装置还包括控制处理器，所述控制处理\n器用于接收所述发射端位置传感器以及所述接收端位置传感器的信号，并通过控制所述发\n射端多自由度并联机构和所述接收端多自由度并联机构而使得所述X射线发射器和所述X\n射线接收器到达预期位置。通过控制处理器基于发射端位置传感器以及接收端位置传感器\n的信号控制发射端多自由度并联机构和接收端多自由度并联机构的位置，定位准确。\n[0015] 在一种可行的方案中，所述医用X射线诊断装置包括多个所述机械臂，所述X射线\n发射器位于所述多个所述机械臂的其中一个机械臂的末端。多个机械臂可按需配置医疗器\n械等，扩大医用X射线诊断装置的应用范围。\n[0016] 基于上述方案可知，本实用新型通过采用两个多自由度并联机构，可实现灵活精\n确的术中透视位置与角度调整，使得X射线发射器与所述X射线接收器能位于同一轴线，解\n决了C型臂占用术中空间、与手术器械或者手术机器人发生干涉的问题。\n附图说明\n[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例\n或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是\n本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提\n下，还可以根据这些附图获得其他的附图。\n[0018] 图1为本实用新型第一实施例中的医用X射线诊断装置的整体结构示意；\n[0019] 图2为图1所示医用X射线诊断装置的一局部放大图，其显示所述发射端多自由度\n并联机构；以及\n[0020] 图3为图1所示医用X射线诊断装置的一局部放大图，其显示所述接收端多自由度\n并联机构。\n[0021] 图中标号：机械臂10、旋转机构11、第一伸缩机构12、第二伸缩机构13、发射端多自\n由度并联机构20、发射端静平台21、发射端动平台22、发射端伸缩元件23、X射线发射器30、X\n射线接收器40、接收端多自由度并联机构50、接收端静平台51、接收端动平台52、接收端伸\n缩元件53、机器人立柱60、手术床70。\n具体实施方式\n[0022] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新\n型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描\n述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施\n例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于\n本实用新型保护的范围。\n[0023] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型\n和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构\n造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。\n[0024] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固\n定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；\n可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间\n媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确\n的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型\n中的具体含义。下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个\n具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。\n[0025] 现有的C型臂医用X射线诊断装置的C型臂在手术过程中获得透视影像时会与手术\n器械或手术机器人发生干涉，影响手术操作。\n[0026] 本发明人发现，上述问题主要由于现有的这种C型臂医用X射线诊断装置的C型臂\n结构庞大、灵活度较低而导致的。\n[0027] 图1为本实用新型第一实施例中的医用X射线诊断装置，如图1所示，本实施例的医\n用X射线诊断装置包括机械臂10、与所述机械臂10连接的发射端多自由度并联机构20、与所\n述发射端多自由度并联机构20连接的X射线发射器30、与所述X射线发射器30相对布置并用\n于接收来自所述X射线发射器30的X射线的X射线接收器40、以及与所述X射线接收器40连接\n的接收端多自由度并联机构50，其中所述X射线发射器30与所述X射线接收器40能够在所述\n机械臂10、发射端多自由度并联机构20、以及所述接收端多自由度并联机构50的驱动下保\n持轴线重合。\n[0028] 本实施例不再采用C型臂，而采用两个多自由度并联机构，可实现灵活精确的术中\n透视位置与角度调整，使得所述X射线发射器30与所述X射线接收器40能位于同一轴线，解\n决了C型臂占用术中空间、与手术器械或者手术机器人发生干涉的问题。\n[0029] 图2为图1所示医用X射线诊断装置的一局部放大图，其显示所述发射端多自由度\n并联机构20。如图2所示，在本实施例中，优选地，发射端多自由度并联机构20为一六自由度\n并联机构，更优选为一Stewart平台，包括发射端静平台21、发射端动平台22、以及连接于所\n述发射端静平台21和所述发射端动平台22之间的六个发射端伸缩元件23。\n[0030] 可选地，所述发射端静平台21与所述六个发射端伸缩元件23的一端采用U幅铰接\n或者球铰接的方法连接。本实施例中，所述发射端静平台21可以在X轴和Y轴方向转动，但是\n限制了Z轴方向的自由度。所述发射端伸缩元件23由电机和丝杠组成，通过电机驱动丝杠使\n其自由伸缩，从而改变所述发射端动平台22的运动状态。六个发射端伸缩元件23按照一定\n规律排列，使得发射端伸缩元件23的偏转角度较小。优选地，发射端伸缩元件23与Z轴的偏\n转角度范围在±20°之间。本实施例中，所述发射端动平台22的直径小于所述发射端静平台\n21的直径。所述发射端动平台22的运动状态由六个发射端伸缩元件23的长度变化控制，且\n可实现X轴、Y轴和Z轴三个方向的转动。\n[0031] 再次参考图1，本实施例中，所述发射端多自由度并联机构20的所述发射端静平台\n21与所述机械臂10固定连接，所述发射端多自由度并联机构20的所述发射端动平台22与所\n述X射线发射器30固定连接。\n[0032] 本实施例中，所述医用X射线诊断装置还包括机器人立柱60、以及连接于所述机器\n人立柱60的多个所述机械臂10。所述X射线发射器30位于所述多个所述机械臂10的其中一\n个机械臂10的末端。具体地，所述发射端多自由度并联机构20连接于其中一个机械臂10的\n末端，所述X射线发射器30连接于所述发射端多自由度并联机构20的所述发射端动平台22。\n[0033] 可选地，所述机械臂10包括旋转机构11、第一伸缩机构12、以及第二伸缩机构13。\n所述旋转机构11的一端与所述机器人立柱60可转动地连接，另一端与所述第一伸缩机构12\n的一端连接。所述第一伸缩机构12的另一端与所述第二伸缩机构13的一端可转动地连接。\n所述第二伸缩机构13的另一端与所述发射端多自由度并联机构20的所述发射端静平台21\n连接。\n[0034] 图3为图1所示医用X射线诊断装置的一局部放大图，其显示所述接收端多自由度\n并联机构50。如图3所示，在本实施例中，接收端多自由度并联机构50优选为一六自由度并\n联机构，更优选为一Stewart平台，包括接收端静平台51、接收端动平台52、以及连接于所述\n接收端静平台51和所述接收端动平台52之间的六个接收端伸缩元件53。\n[0035] 可选地，所述接收端静平台51与所述六个接收端伸缩元件53的一端采用U幅铰接\n或者球铰接的方法连接。本实施例中，所述接收端静平台51可以在X轴和Y轴方向转动，但是\n限制了Z轴方向的自由度。所述接收端伸缩元件53由电机和丝杠组成，通过电机驱动丝杠使\n其自由伸缩，从而改变所述接收端动平台52的运动状态。六个接收端伸缩元件53按照一定\n规律排列，使得接收端伸缩元件53的偏转角度较小。优选地，接收端伸缩元件53与Z轴的偏\n转角度范围在±20°之间。本实施例中，所述接收端动平台52的直径小于所述接收端静平台\n51的直径。所述接收端动平台52的运动状态由六个接收端伸缩元件53的长度变化控制，且\n可实现X轴、Y轴和Z轴三个方向的转动。\n[0036] 再次参考图1，本实施例中，所述接收端多自由度并联机构50的所述接收端静平台\n51安装于地面，所述接收端多自由度并联机构50的所述接收端动平台52与所述X射线接收\n器40固定连接。\n[0037] 此外，本实施例的医用X射线诊断装置还包括手术床70。所述机械臂10、所述发射\n端多自由度并联机构20以及所述X射线发射器30位于所述手术床70的一侧(图中为上侧)，\n所述接收端多自由度并联机构50以及所述X射线接收器40位于所述手术床70的另一侧(图\n中为下侧)。\n[0038] 值得说明的是，在本实施例中，所述医用X射线诊断装置还包括发射端位置传感\n器、接收端位置传感器、以及与所述发射端位置传感器和所述接收端位置传感器电连接的\n控制处理器。所述发射端位置传感器用于检测所述X射线发射器30的位置。所述接收端位置\n传感器用于检测所述X射线接收器40的位置。所述控制处理器用于接收所述发射端位置传\n感器以及所述接收端位置传感器的信号，并通过控制所述发射端多自由度并联机构20和所\n述接收端多自由度并联机构50而使得所述X射线发射器30和所述X射线接收器40到达预期\n位置，从而使得所述X射线发射器30与所述X射线接收器40保持轴线重合。\n[0039] 手术中，医生先输入预先规划好的基于手术床70的位置信息。若发射端位置传感\n器检测到X射线发射器30没有位于目标透射位置，则控制处理器控制机械臂10和发射端多\n自由度并联机构20自动运动到规划好的位姿实现X射线发射器30定位。接下来，控制处理器\n根据检测到的X射线发射器30的位置信息，计算X射线接收器40应到达的接收位置，并据此\n驱动接收端多自由度并联机构50调整到准确的接收位置，从而保证X射线发射器30与X射线\n接收器40始终在同一轴线上，完成不同方位的透射影像，保证透视成像的效果。本实施例采\n用双多自由度并联机构代替C型臂实现X射线发射器30与X射线接收器40与病人的相对定\n位，完成X射线透视成像。此外，手术过程中，不必挪动病人，只需利用多自由度机械臂10和\n多自由度并联机构即可灵活调节X射线发射器30与X射线接收器40的位置，操作方便。\n[0040] 本实用新型第二实施例与前述的第一实施例大致相同，因此相同部分在此不再赘\n述。本实用新型第二实施例与前述的第一实施例的主要区别在于：本实施例的接收端多自\n由度并联机构50的接收端静平台51安装在手术床70的底座上，而非安装在地面，手术更加\n灵活，可根据需求调整医用X射线诊断装置的位置。\n[0041] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”\n可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。\n[0042] 而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征\n正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之\n下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水\n平高度低于第二特征。\n[0043] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示\n例”或“一些示例”等的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特\n点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表\n述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以\n在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本\n领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特\n征进行结合和组合。\n[0044] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限\n制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当\n理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部\n技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新\n型各实施例技术方案的范围。

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