Устройство для ввода и перемещения игл в мягких тканях

Полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к хирургическим инструментам, в частности к устройствам для переноса, захвата и манипуляций иглой. Может применяться для проведения процедуры брахитерапии, биопсии, нейрохирургии, хирургии, а также для исследовательских целей.
Известно устройство «Способ и устройство управления иглой с дистальным ассиметричным кончиком» [«Distal bevel-tip needle control device and algorithm» US 7,822,458 B2, (2010)], содержащее систему рулевого управления, приводной блок, сенсорный блок, процессорный блок и блок памяти.
Известно устройство «Устройство и способ для моторизованного размещения иглы» [«Apparatus and method for motorised placement of needle» WO 2007/085953 A1], содержащее приводной блок вертикальной и горизонтальной ориентации кончика иглы, блок механических узлов, металлический каркас.
Данные устройства относятся к классу хирургических инструментов, основным недостатком которых является несоосное расположение приводных механизмов вращения и поступательного перемещения иглы (стилета). Это приводит к возникновению консольных нагрузок на иглу (стилет) и уменьшает точность позиционирования кончика иглы (стилета). Наличие сложных механических узлов на базе зубчатых передач, наличие телескопических механизмов, применение сложных конструктивно-компоновочных решений, отсутствие управляемого поступательного перемещения иглы - все это не позволяет реализовать высокоточное позиционирование кончика иглы, криволинейные траектории движения кончика иглы.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является «Устройство управления иглой» [«Needle steering device» US 7,662,128 B2, (2010)].
Устройство относится к системе наведения иглы со стилетом. Игла имеет канюлю и стилет. Устройство имеет две степени подвижности. Одна степень подвижности отвечает за продольное перемещение стилета, вторая степень подвижности отвечает за вращение стилета относительно продольной оси канюли. Управление данными степенями подвижности обеспечивает ориентацию стилета в пространстве.
Конструктивное исполнение устройства представлено модулем поступательного движения, выполненным в виде электромеханической сборки, состоящей из двигателя постоянного тока с выступающим валом, связанного с датчиком угла поворота, подшипниками и винтовой парой, модулем вращательного движения, выполненного в виде электромеханической сборки из двигателя постоянного тока с выступающим валом, связанного с датчиком угла поворота, подшипниками и прямой полой иглой с канюлей, имеющей основную продольную ось и открытый тупой конец, и стилетом, имеющим изогнутую часть заранее определенной кривизны. Принцип действия устройства основан на перемещении стилета внутри полого стержня канюли за счет поочередного или одновременного включения двигателей постоянного тока, расположенных в модулях вращательного и поступательного движения. В модуле вращательного движения двигатель постоянного тока закреплен в основании цилиндрического корпуса устройства. Выступающий выходной вал двигателя постоянного тока модуля вращательного движения представляет собой П-образную конструкцию, которая имеет жесткое сцепление с основанием двигателя постоянного тока модуля линейного движения через винтовую пару и таким образом обеспечивает вращательную степень подвижности. На конце выступающего выходного вала двигателя постоянного тока модуля линейного движения закреплено основание иглы с расположенным внутри нее стилетом. Таким образом реализуется поступательная степень подвижности. Между двигателем постоянного тока модуля линейного движения и цилиндрическим корпусом устройства устанавливается подшипник, удерживающий двигатель симметрично относительно продольной оси устройства и обеспечивающий его плавное и безударное вращение. Торец лицевой части корпуса оснащен жестко закрепленной несъемной канюлей. Двигатели постоянного тока модулей вращательного и поступательного движения содержат датчики угла поворота, расположенные на выступающих валах. Датчики обеспечивают измерение углового положения выступающих валов двигателей.
Недостатком рассмотренного прототипа является ограниченность области применения устройства, а именно невозможность доставки микроисточников ионизирующего излучения посредством данного устройства в мягкие ткани.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности осуществления доставки и закладки микроисточников ионизирующего излучения в мягкие ткани.
Задача доставки и закладки микроисточников ионизирующего излучения решается путем введения в устройство транспортного канала загрузки и подачи микроисточников, проходящего вдоль всего корпуса устройства внутри валов, для чего валы модулей поступательного и вращательного движения иглы выполнены полыми, а стилет выполнен прямым с целью проталкивания микроисточника через канал загрузки и подачи его в прямую полую иглу.
Предложено устройство для ввода и перемещения игл в мягких тканях. Устройство состоит из модуля поступательного движения иглы, модуля вращательного движения иглы, валы которых выполнены полыми, прямой полой иглы и канюлей, канала загрузки и подачи микроисточников, расположенного внутри полых валов вдоль всего корпуса устройства, через который с помощью прямого стилета осуществляется доставка микроисточников ионизирующего излучения в мягкие ткани.
На фиг. представлена конструкция устройства для ввода и перемещения игл в мягких тканях.
Модуль поступательного движения иглы представляет собой электромеханическую сборку из двигателя постоянного тока с полым валом, винтовой пары, датчика угла поворота. Модуль поступательного движения иглы расположен в корпусе 1, на котором закреплены статоры двигателей постоянного тока 2, внутри статоров расположены роторы двигателей постоянного тока 3, роторы закреплены на полом валу 5. По обе стороны от статоров двигателей постоянного тока 2 расположены подшипники 4. На основании статоров двигателей постоянного тока 2 расположены датчики угла поворота 8. Датчики угла поворота 8 закреплены на корпусе 1. Вдоль продольной оси корпуса 1 проходят полый вал 5 и полый вал 7, соединенные через винтовую пару 10. Полый вал 7 связан с полым валом 6 через линейные направляющие 9.
Модуль вращательного движения представляет собой электромеханическую сборку из двигателя постоянного тока с полым валом, линейных направляющих и датчика угла поворота. Модуль вращательного движения иглы расположен в корпусе 1, на котором закреплены статоры двигателей постоянного тока 2, внутри статоров расположены роторы двигателей постоянного тока 3, роторы закреплены на полом валу 6. По обе стороны от статоров двигателей постоянного тока 2 расположены подшипники 4. На основании статоров двигателей постоянного тока 2 расположены датчики угла поворота 8. Датчики угла поворота 8 закреплены на корпусе 1. Полый вал 7 связан с полым валом 6 через линейные направляющие 9.
Через полые валы 5, 6 и 7 проходит канал загрузки и подачи микроисточников 13. Стилет 12 расположен внутри канала загрузки и подачи микроисточников 13. Полый вал 7 жестко соединен с основанием прямой полой иглы 11.
Устройство работает следующим образом.
В модуле поступательного движения иглы статор двигателя постоянного тока 2 приводит в движение ротор двигателя постоянного тока 3, закрепленного на полом валу 5, вращающегося относительно корпуса устройства на подшипниках 4. Угол поворота вала 5 контролируется датчиком угла поворота 8, расположенным в модуле вращательного движения иглы. Полый вал 7 осуществляет передачу движения полому валу 5 через винтовую пару 10.
В модуле вращательного движения иглы статор двигателя постоянного тока 2 приводит в движение ротор двигателя постоянного тока 3, закрепленного на полом валу 6, вращающегося относительно корпуса на подшипниках 4. Угол поворота вала контролируется датчиком угла поворота 8. Полый вал 7 осуществляет передачу движения полому валу 6 через линейные направляющие 9.
Загрузка микроисточников в канал загрузки осуществляется оператором вручную. Подача микроисточников в полую иглу 12 и имплантация в мягкие ткани осуществляются через канал загрузки и подачи микроисточников 13 путем автоматического проталкивания их стилетом 12.
При фиксированном угле поворота полого вала 6 модуля вращательного движения иглы и при повороте полого вала 5 модуля поступательного движения иглы полый вал 7 и, соответственно, полая игла 11 перемещаются линейно. При фиксированном угле поворота полого вала 5 модуля поступательного движения иглы и при повороте полого вала 6 модуля вращательного движения иглы полый вал 7 и, соответственно, полая игла 11 совершают поступательно-вращательное движение. При синхронном повороте полого вала 6 модуля вращательного движения иглы и полого вала 5 модуля поступательного движения иглы полый вал 7 и, соответственно, полая игла 12 совершают вращательное движение.
Технический результат полезной модели заключается в осуществлении доставки и закладки микроисточников ионизирующего излучения.