【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及腦機植入醫療器械領域，尤其涉及一種微針植入設備及方法。
技術介紹
1、微針由于其信號接觸點多，能夠同時獲取腦區的大量數據，具有很廣的應用前景。目前，在腦機接口領域，侵入式腦機接口研究需要將微針體電極植入到顱內，以便更直接的獲取腦部信號進行研究和治療。
2、手術機器人在神經外科手術領域的應用越來越廣泛，其在腦活檢/引流、seeg(立體腦電圖)和dbs(深部腦刺激)等手術中起到重要作用，相比于傳統手術，其可以快速定位病灶位置并進行導航定向，精度最高可達0.5mm，極大的提高了手術精度，提高了手術成功率。
3、微針需要植入特定腦區才能發揮其功能，根據微針產品及功能要求，對植入部位的要求如下：
4、針對小尺寸微針，如單針體/單排針體，需要采集到特定區域神經元的電信號活動，對植入精度要求特別高，偏差需要≤0.1mm。
5、針對大尺寸微針，其需要對植入區域直徑≥0.5mm的血管進行規避，避免植入過程中的大出血。
6、目前市面上的神經外科手術機器人無法與微針進行適配，且精度無法達到植入要求，無法有效避開大血管。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種微針植入設備及方法。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：一種微針植入設備，包括：
3、微針夾持模塊，所述微針夾持模塊用于對微針進行夾持、釋放；
4、微針裁剪模塊，所述微針裁剪模塊用于對微針的微針體
5、機械臂，所述機械臂與微針夾持模塊連接，所述機械臂用于在裁剪和植入過程中帶動微針移動。
6、進一步地，本專利技術的微針植入設備還包括用于獲取目標區域血管數據的血管成像模塊，所述血管成像模塊與機械臂可拆卸地連接，機械臂與微針夾持模塊可拆卸地連接；血管成像模塊與控制模塊電連接。
7、進一步地，所述血管成像模塊采用近紅外血管成像模塊，所述近紅外血管成像模塊包括近紅外發射光源、光學鏡頭和相機，光學鏡頭連接在近紅外發射光源與相機之間，所述相機與第一連接裝置連接。
8、進一步地，所述機械臂的末端設有用于可拆卸連接微針夾持模塊或血管成像模塊的第一連接裝置，所述微針夾持模塊設有用于與所述第一連接裝置配合的第二連接裝置，所述血管成像模塊設有用于與所述第一連接裝置配合的第三連接裝置，所述第二連接裝置、第三連接裝置均包括連接板，所述第二連接裝置、第三連接裝置的連接板上設有連接柱，所述連接柱的側壁設有凹槽，所述第二連接裝置的連接板上設有用于與微針夾持模塊連接的第一連接件，所述第三連接裝置的連接板上設有用于與血管成像模塊連接的第二連接件。
9、進一步地，所述第一連接裝置包括基座、用于與連接柱的凹槽配合的鎖緊件以及用于驅動鎖緊件移動的鎖緊調節柄，所述基座的側壁設有鉸接槽，所述鎖緊調節柄一部分位于基座的鉸接槽中，所述鎖緊調節柄通過銷軸與基座鉸接，所述基座上設有用于與機械臂的末端連接的連接孔，所述基座上還設有用于與第二連接裝置的連接柱配合的配合孔，所述配合孔的側壁上設有用于安裝鎖緊件的安裝孔，所述安裝孔的一端與所述配合孔連通，所述安裝孔的另一端與所述鉸接槽連通，所述鎖緊件間隙配合在所述安裝孔內，所述基座內設有用于供鎖緊件回位的回位彈簧；
10、所述基座上設有定位銷或定位孔，所述連接板上設有定位孔或定位銷，所述定位銷與定位孔間隙配合。
11、進一步地，所述微針夾持模塊包括連接部以及抓取組件，所述抓取組件包括用于抓取或松開微針的抓頭以及用于控制所述抓頭動作的驅動件，所述抓頭與連接部的一端連接，所述驅動件設于連接部上。
12、進一步地，機械臂采用6自由度機械臂；
13、或/和，
14、在機械臂的每個關節處內置有角度傳感器；
15、或/和，
16、在機械臂末端關節處設置有壓力傳感器。
17、進一步地，本專利技術的微針植入設備還包括用于設置在開顱窗口周圍的標記物套件，所述標記物套件包括分劃板，所述分劃板中間設有與開顱窗口對應的鏤空區域，所述分劃板上設有沿第一方向延伸的第一標尺以及沿第二方向延伸的第二標尺，所述第一方向與第二方向垂直。
18、進一步地，本專利技術的微針植入設備還包括追蹤定位模塊，所述追蹤定位模塊包括光發射裝置和光接收裝置及用于設置在目標上的光反射裝置，所述光發射裝置用于發射光束，所述光反射裝置用于將光束反射回光接收裝置，所述光接收裝置用于接收由光反射裝置反射回來的光信號，根據光信號得到目標位置信息。
19、進一步地，所述微針裁剪模塊包括裁剪工具和固定裝置，所述裁剪工具固定安裝在固定裝置上，所述裁剪工具設有用于裁剪微針的裁剪作用部，所述裁剪工具位于裁剪作用部的兩側分別設有平行排列的齒狀部，相鄰的齒狀部之間有用于供微針的微針體伸入的間隙。
20、進一步地，所述機械臂以及微針裁剪模塊均安裝在支撐座上；
21、和/或，
22、所述機械臂與控制模塊電連接；
23、和/或，
24、還包括人機交互模塊，人機交互模塊與控制模塊電連接。
25、本專利技術還公開了一種微針植入方法，包括如下步驟：
26、獲取影像數據，進行三維建模；
27、確定微針植入區域；
28、獲取微針植入區域血管數據，根據三維模型與血管數據確定微針裁剪區域及方案；
29、若微針植入區域存在無法避開的血管時，根據微針裁剪區域及方案啟動裁剪程序，控制機械臂帶動微針在微針裁剪模塊上完成與血管干涉位置針體裁剪；
30、啟動微針植入程序，控制機械臂帶動微針按照規劃路徑到達預定區域，進行固定后釋放微針完成植入。
31、本專利技術的微針植入方法還包括如下步驟：在開顱窗口安裝標記物套件，機械臂末端安裝血管成像模塊后，控制血管成像模塊移動到標記物套件進行血管成像，將血管圖像與三維模型進行局部配準，確定微針裁剪區域及方案。
32、本專利技術的微針植入方法還包括如下步驟：通過追蹤定位模塊進行機械臂、患者、手術器械的位置注冊與校準。
33、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
34、本專利技術的微針植入設備可以通過自動化機械臂在導航追蹤系統的輔助下，自動完成微針的精確植入，并且在微針體有刺破血管的風險的情況下，利用微針裁剪模塊提前對特定區域微針體進行裁剪，避開血管，從而保證微針的快速、精準、安全的植入到顱內指定區域。本專利技術利用自動化機械臂將微針高精度地植入顱內目標腦區，且有效避免植入過程中產生出血的問題。
35、利用本專利技術的微針植入設備進行微針植入有如下優點：
36、操作簡單：本微針植入設備采用各模塊集成的方式，醫生通過控制上位機軟件，可一鍵自動完成整個微針植入過程。
37、植入精度高：本微針植入設備采用全自動化模塊，植入精度可達微米級，遠高于醫生手動植入精度。且本本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種微針植入設備，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的微針植入設備，其特征在于：還包括用于獲取目標區域血管數據的血管成像模塊，所述血管成像模塊與機械臂可拆卸地連接，機械臂與微針夾持模塊可拆卸地連接；血管成像模塊與控制模塊電連接。
3.根據權利要求2所述的微針植入設備，其特征在于：所述機械臂的末端設有用于可拆卸連接微針夾持模塊或血管成像模塊的第一連接裝置，所述微針夾持模塊設有用于與所述第一連接裝置配合的第二連接裝置，所述血管成像模塊設有用于與所述第一連接裝置配合的第三連接裝置，所述第二連接裝置、第三連接裝置均包括連接板，所述第二連接裝置、第三連接裝置的連接板上設有連接柱，所述連接柱的側壁設有凹槽，所述第二連接裝置的連接板上設有用于與微針夾持模塊連接的第一連接件，所述第三連接裝置的連接板上設有用于與血管成像模塊連接的第二連接件。
4.根據權利要求3所述的微針植入設備，其特征在于：所述第一連接裝置包括基座、用于與連接柱的凹槽配合的鎖緊件以及用于驅動鎖緊件移動的鎖緊調節柄，所述基座的側壁設有鉸接槽，所述鎖緊調節柄一部分位于基座的鉸接槽中，所
5.根據權利要求3所述的微針植入設備，其特征在于：所述微針夾持模塊包括連接部以及抓取組件，所述抓取組件包括用于抓取或松開微針的抓頭以及用于控制所述抓頭動作的驅動件，所述抓頭與連接部的一端連接，所述驅動件設于連接部上。
6.根據權利要求1所述的微針植入設備，其特征在于：機械臂采用6自由度機械臂；
7.根據權利要求1所述的微針植入設備，其特征在于：還包括用于設置在開顱窗口周圍的標記物套件，所述標記物套件包括分劃板，所述分劃板中間設有與開顱窗口對應的鏤空區域，所述分劃板上設有沿第一方向延伸的第一標尺以及沿第二方向延伸的第二標尺，所述第一方向與第二方向垂直。
8.根據權利要求1所述的微針植入設備，其特征在于：還包括追蹤定位模塊，追蹤定位模塊與控制模塊連接，所述追蹤定位模塊包括光發射裝置和光接收裝置及用于設置在目標上的光反射裝置，所述光發射裝置用于發射光束，所述光反射裝置用于將光束反射回光接收裝置，所述光接收裝置用于接收由光反射裝置反射回來的光信號，根據光信號得到目標位置信息。
9.根據權利要求1所述的微針植入設備，其特征在于：所述機械臂以及微針裁剪模塊均安裝在支撐座上；
10.一種微針植入方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種微針植入設備，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的微針植入設備，其特征在于：還包括用于獲取目標區域血管數據的血管成像模塊，所述血管成像模塊與機械臂可拆卸地連接，機械臂與微針夾持模塊可拆卸地連接；血管成像模塊與控制模塊電連接。
3.根據權利要求2所述的微針植入設備，其特征在于：所述機械臂的末端設有用于可拆卸連接微針夾持模塊或血管成像模塊的第一連接裝置，所述微針夾持模塊設有用于與所述第一連接裝置配合的第二連接裝置，所述血管成像模塊設有用于與所述第一連接裝置配合的第三連接裝置，所述第二連接裝置、第三連接裝置均包括連接板，所述第二連接裝置、第三連接裝置的連接板上設有連接柱，所述連接柱的側壁設有凹槽，所述第二連接裝置的連接板上設有用于與微針夾持模塊連接的第一連接件，所述第三連接裝置的連接板上設有用于與血管成像模塊連接的第二連接件。
4.根據權利要求3所述的微針植入設備，其特征在于：所述第一連接裝置包括基座、用于與連接柱的凹槽配合的鎖緊件以及用于驅動鎖緊件移動的鎖緊調節柄，所述基座的側壁設有鉸接槽，所述鎖緊調節柄一部分位于基座的鉸接槽中，所述鎖緊調節柄通過銷軸與基座鉸接，所述基座上設有用于與機械臂的末端連接的連接孔，所述基座上還設有用于與第二連接裝置的連接柱配合的配合孔，所述配合孔的側壁上設有用于安裝鎖緊件的安裝孔，所述安裝孔的一端與所述配合孔連通，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃立，黃晟，潘兵磊，高凱，倪常茂，易長炎，童貝，周宇，
申請(專利權)人：武漢衷華腦機融合科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
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