RU177189U1 - Device for entering and moving needles in soft tissues - Google Patents

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. 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. Технический результат заключается в осуществлении доставки и закладки микроисточников ионизирующего излучения.The utility model relates to the field of medical technology, namely to surgical instruments, in particular to devices for carrying, gripping and manipulating a needle. It can be used for brachytherapy, biopsy, neurosurgery, surgery, as well as for research purposes. The device consists of a module for the translational movement of the needle, a module for the rotational movement of the needle, the shafts of which are hollow, a straight hollow needle and cannula, a feed and supply channel for micro sources located inside the hollow shafts along the entire body of the device, through which a direct stylet delivers micro sources of ionizing radiation into soft tissue. The technical result consists in the delivery and bookmark of micro sources of ionizing radiation.

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.The utility model relates to the field of medical technology, namely to surgical instruments, in particular to devices for carrying, gripping and manipulating a needle. It can be used for brachytherapy, biopsy, neurosurgery, surgery, as well as for research purposes.

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.A device is known "Method and device for controlling a needle with a distal asymmetric tip" ["Distal bevel-tip needle control device and algorithm" US 7,822,458 B2, (2010)], comprising a steering system, a drive unit, a sensor unit, a processor unit and a memory unit .

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.A device is known "Device and method for motorized placement of the needle" ["Apparatus and method for motorized placement of needle" WO 2007/085953 A1], containing a drive unit of vertical and horizontal orientation of the tip of the needle, a block of mechanical units, a metal frame.

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.These devices belong to the class of surgical instruments, the main disadvantage of which is the misaligned arrangement of the drive mechanisms of rotation and translational movement of the needle (stylet). This leads to the appearance of cantilever loads on the needle (stylet) and reduces the accuracy of positioning of the tip of the needle (stylet). The presence of complex mechanical assemblies based on gears, the presence of telescopic mechanisms, the use of complex structural and layout solutions, the absence of controlled translational movement of the needle - all this does not allow to realize high-precision positioning of the needle tip, curved trajectories of the needle tip.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является «Устройство управления иглой» [«Needle steering device» US 7,662,128 B2, (2010)].The closest technical solution adopted for the prototype is the "Needle steering device" ["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.The device relates to a needle guidance system with a stylet. The needle has a cannula and a stylet. The device has two degrees of mobility. One degree of mobility is responsible for the longitudinal movement of the stylet, the second degree of mobility is responsible for the rotation of the stylet relative to the longitudinal axis of the cannula. Management of these degrees of mobility provides orientation of the stylet in space.

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.The design of the device is represented by a translational motion module made in the form of an electromechanical assembly consisting of a direct current motor with a protruding shaft connected to a rotation angle sensor, bearings and a screw pair, a rotational motion module made in the form of an electromechanical assembly from a direct current motor with a protruding shaft associated with the angle sensor, bearings and a straight cannula with a cannula having a main longitudinal axis and an open blunt end, and stylet Having a curved portion a predetermined curvature. The principle of operation of the device is based on the movement of the stylet inside the hollow cannula rod due to the alternating or simultaneous inclusion of DC motors located in the modules of rotational and translational motion. In the rotational motion module, the DC motor is fixed at the base of the cylindrical body of the device. The protruding output shaft of the DC motor of the rotary motion module is a U-shaped design that is rigidly engaged with the base of the DC motor of the linear motion module through a helical pair and thus provides a rotational degree of mobility. At the end of the protruding output shaft of the DC motor of the linear motion module, the base of the needle with a stylet located inside it is fixed. Thus, a translational degree of mobility is realized. A bearing is mounted between the direct current motor of the linear motion module and the cylindrical body of the device, which holds the motor symmetrically with respect to the longitudinal axis of the device and ensures its smooth and shockless rotation. The end face of the body is equipped with a rigidly fixed non-removable cannula. The DC motors of the rotational and translational motion modules comprise rotation angle sensors located on the protruding shafts. The sensors measure the angular position of the protruding motor shafts.

Недостатком рассмотренного прототипа является ограниченность области применения устройства, а именно невозможность доставки микроисточников ионизирующего излучения посредством данного устройства в мягкие ткани.The disadvantage of the considered prototype is the limited scope of the device, namely the impossibility of delivering micro sources of ionizing radiation through this device to soft tissues.

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.The task to which the proposed utility model is aimed is to expand the functionality of the device due to the possibility of delivery and laying of micro-sources of ionizing radiation in soft tissues.

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.The problem of delivery and laying of micro-sources of ionizing radiation is solved by introducing into the device a transport channel for loading and supplying micro-sources passing along the entire device body inside the shafts, for which the shafts of the modules for translational and rotational movement of the needle are hollow, and the stylet is straight to push the micro-source through the feed channel and feeding it into a straight cannula.

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.A device for introducing and moving needles in soft tissues is proposed. The device consists of a module for the translational movement of the needle, a module for the rotational movement of the needle, the shafts of which are hollow, a straight hollow needle and cannula, a feed and supply channel for micro sources located inside the hollow shafts along the entire body of the device, through which a direct stylet delivers micro sources of ionizing radiation into soft tissue.

На фиг. представлена конструкция устройства для ввода и перемещения игл в мягких тканях.In FIG. The design of a device for introducing and moving needles in soft tissues is presented.

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.The module of the translational movement of the needle is an electromechanical assembly of a DC motor with a hollow shaft, a screw pair, a rotation angle sensor. The module of the translational movement of the needle is located in the housing 1, on which the stators of the DC motors 2 are fixed, the rotors of the DC motors 3 are located inside the stators, the rotors are mounted on the hollow shaft 5. Bearings 4 are located on both sides of the stators of the DC motors 2. Based on the stators dc motors 2 are located angle sensors 8. The angle sensors 8 are mounted on the housing 1. Along the longitudinal axis of the housing 1 pass a hollow shaft 5 and a hollow shaft 7 connected through a screw pair 10. Hollow the shaft 7 is connected with the hollow shaft 6 through linear guides 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.The rotational motion module is an electromechanical assembly of a DC motor with a hollow shaft, linear guides and a rotation angle sensor. The module of the rotational movement of the needle is located in the housing 1, on which the stators of the DC motors 2 are fixed, the rotors of the DC motors 3 are located inside the stators, the rotors are mounted on the hollow shaft 6. The bearings 4 are located on both sides of the stators of the DC motors 2. Based on the stators dc motors 2 are located rotation angle sensors 8. The rotation angle sensors 8 are mounted on the housing 1. The hollow shaft 7 is connected to the hollow shaft 6 through linear guides 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.Through the hollow shafts 5, 6 and 7 passes the channel of loading and supply of micro sources 13. The stylet 12 is located inside the channel of loading and supply of micro sources 13. The hollow shaft 7 is rigidly connected to the base of the straight hollow needle 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.In the needle translating module, the stator of the DC motor 2 drives the rotor of the DC motor 3, mounted on a hollow shaft 5, rotating relative to the device housing on bearings 4. The angle of rotation of the shaft 5 is monitored by a rotation angle sensor 8 located in the needle rotational motion module. The hollow shaft 7 transmits movement to the hollow shaft 5 through a screw pair 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.In the module of the rotary motion of the needle, the stator of the DC motor 2 drives the rotor of the DC motor 3, mounted on a hollow shaft 6, rotating relative to the housing on bearings 4. The angle of rotation of the shaft is controlled by a rotation angle sensor 8. The hollow shaft 7 transmits the movement of the hollow shaft 6 through linear guides 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.The loading of micro sources into the loading channel is carried out manually by the operator. The supply of microsources into the hollow needle 12 and implantation into soft tissues are carried out through the channel for loading and supplying microsources 13 by automatically pushing them with stylet 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.With a fixed angle of rotation of the hollow shaft 6 of the module of the rotational movement of the needle and when the hollow shaft 5 of the module of the translational motion of the needle, the hollow shaft 7 and, accordingly, the hollow needle 11 move linearly. With a fixed angle of rotation of the hollow shaft 5 of the module of the translational motion of the needle and when the hollow shaft 6 of the module of the rotational motion of the needle is rotated, the hollow shaft 7 and, accordingly, the hollow needle 11 perform translational-rotational motion. When the hollow shaft 6 of the module for the rotational movement of the needle and the hollow shaft 5 of the module for the translational movement of the needle, the hollow shaft 7 and, accordingly, the hollow needle 12 rotate.

Технический результат полезной модели заключается в осуществлении доставки и закладки микроисточников ионизирующего излучения.The technical result of the utility model is the delivery and bookmark of micro sources of ionizing radiation.