專(zhuān)利名稱(chēng)：體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置體外沖擊波碎石術(shù)是通過(guò)在病人體外發(fā)出的沖擊波沖擊體內(nèi)膽管、腎、尿道或膀胱內(nèi)的結(jié)石，使之粉碎，然后經(jīng)尿道排出體外，實(shí)現(xiàn)治療的目的。
實(shí)現(xiàn)體外沖擊波碎石術(shù)的裝置是體外沖擊波碎石裝置。該裝置是基于橢球體第一焦點(diǎn)上發(fā)出的沖擊波將會(huì)聚于第二焦點(diǎn)上這一特性設(shè)計(jì)的。體外沖擊波碎石裝置包括一個(gè)沖擊波發(fā)生裝置，該裝置用于產(chǎn)生沖擊波，發(fā)生沖擊波的波源可以是電火花發(fā)生器、超聲發(fā)生器、激光器或其它能瞬間發(fā)生高脈沖能量的裝置。一個(gè)確定體內(nèi)結(jié)石位置的裝置，該裝置通過(guò)B超、X線或XTV或兩者結(jié)合檢測(cè)出欲粉碎結(jié)石所在位置。一個(gè)手動(dòng)控制裝置，該裝置按照確定體內(nèi)結(jié)石位置的裝置檢測(cè)到的結(jié)石位置人工地將其調(diào)整到橢球體第二焦點(diǎn)上，使之重合，然后由沖擊波發(fā)生裝置發(fā)出沖擊波矗擊結(jié)石，從而實(shí)現(xiàn)治療。
如上所述，粉碎人體內(nèi)結(jié)石的重要一環(huán)是如何檢測(cè)到體內(nèi)結(jié)石所在位置，并把它調(diào)整到與體外沖擊波裝置的橢球體第二焦點(diǎn)上。為此，已有不少人提出了各種不同的解決方案。例如，Kudo Nobuki等1990年5月4日在歐州專(zhuān)利申請(qǐng)EP-0397056中提出一種技術(shù)方案，該方案是通過(guò)操作人員控制操縱桿實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)標(biāo)志與顯示屏上顯示的欲粉碎的結(jié)石的像一致。顯然，這是一種借助人工的解決方案。但是，該方案存在不足之處。第一，由于超聲探頭位于沖擊波換能器凹形面的中心，將損失部份沖擊波換能器反射沖擊波的面積，降低了有效能量。第二，實(shí)現(xiàn)欲粉碎結(jié)石位置與所述第二焦點(diǎn)重合是借助于人工操作，準(zhǔn)確性受到限制。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種體外沖擊波術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置。
按照本發(fā)明的沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置包括一個(gè)沖擊波發(fā)生裝置，該裝置包括一個(gè)沖擊波發(fā)生源，它可以是電火花發(fā)生器、超聲波發(fā)生器，激光器或其它能瞬間釋放高脈沖能量的沖擊波發(fā)生源。沖擊波發(fā)生器還包括一個(gè)與人體相接觸的，而且能隨人體表面輪廓改變其形狀的水囊。沖擊波發(fā)生裝置還包括一個(gè)檢測(cè)和控制沖擊波發(fā)生裝置第二焦點(diǎn)所在位置和將其調(diào)節(jié)到欲要求位置的裝置，該裝置包括多個(gè)位置傳感器和傳動(dòng)系統(tǒng)。
一個(gè)檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生器的第二焦點(diǎn)位置重合的裝置，該裝置包括一個(gè)B超裝置，多個(gè)傳感器和傳動(dòng)系統(tǒng)。
一個(gè)計(jì)算控制裝置，它包括一個(gè)含特定軟體的計(jì)算機(jī)，一個(gè)顯示沖擊波發(fā)生器的第二焦點(diǎn)所在位置和人體內(nèi)結(jié)石位置的顯示裝置，和一個(gè)鍵盤(pán)。所述的計(jì)算機(jī)接收沖擊波發(fā)生裝置的傳感器檢測(cè)到的該裝置第二焦點(diǎn)所在位置的數(shù)據(jù)，和由檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述的沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)位置相重合的裝置的傳感器檢測(cè)到的人體結(jié)石位置的數(shù)據(jù)，按所述軟件的預(yù)定程序進(jìn)行座標(biāo)轉(zhuǎn)換，并將計(jì)算結(jié)果控制相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，例如，沖擊波發(fā)生裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)人體位置和/或沖擊波發(fā)生裝置，最終使人體內(nèi)結(jié)石位置與沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)(也稱(chēng)炮點(diǎn))重合，以使實(shí)現(xiàn)碎石。
不難看出，按照本發(fā)明的體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置包括兩個(gè)座標(biāo)系，一個(gè)是沖擊波發(fā)生裝置檢測(cè)其所在位置裝置的座標(biāo)系。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，下面將稱(chēng)為絕對(duì)座標(biāo)系。另一個(gè)是B超裝置檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置的檢測(cè)裝置的座標(biāo)系，下面稱(chēng)為相對(duì)座標(biāo)系。因此，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)定位裝置實(shí)質(zhì)上是將分別按絕對(duì)座系和相對(duì)座標(biāo)系檢測(cè)到的沖擊波發(fā)生器和人體結(jié)石位置，將其中之一轉(zhuǎn)換到另一座標(biāo)系中，然后通過(guò)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)使兩者的位置重合。在后面將說(shuō)明實(shí)施例中，進(jìn)一步為方便起見(jiàn)，將絕對(duì)座標(biāo)系和相對(duì)座標(biāo)系簡(jiǎn)化到同一平面內(nèi)。這一簡(jiǎn)化，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中是不難實(shí)現(xiàn)的。
顯然，按照本發(fā)明的體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置由于采用了先進(jìn)的傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而使它與已有技術(shù)的定位技術(shù)相比具有使用方便，定位準(zhǔn)確，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的上述目的和其它目的及其優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)更加清楚，附圖有

圖1是按照本發(fā)明的體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置的部份結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是計(jì)算控制部份示意圖；圖3是座標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系；圖4是計(jì)算機(jī)軟件的流程圖。
現(xiàn)在參照附圖1和圖2說(shuō)明按照本發(fā)明的體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置。如圖所示，包括一個(gè)沖擊波發(fā)生裝置10，一個(gè)檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)位置重合的裝置30和一個(gè)計(jì)算控制裝置50。其中，所述沖擊波發(fā)生裝置10進(jìn)一步包括一個(gè)沖擊波源11，沖擊波源可以是電火花發(fā)生裝置、激光器、超聲發(fā)生器或其它可瞬間發(fā)生高脈沖強(qiáng)量的裝置，其前端有一可隨人體外形輪廓改變形狀的水囊12。沖擊波源11和水囊12可通過(guò)電動(dòng)機(jī)13、傳動(dòng)裝置14在高度方向(Z方向)調(diào)節(jié)其高度，以及一個(gè)檢測(cè)高度變化的傳感器15，該傳感器檢測(cè)的結(jié)果將輸入計(jì)算控制裝置50。沖擊波源11和水囊12可通過(guò)電動(dòng)機(jī)16和傳動(dòng)裝置17在水平方向(Y方向)上調(diào)節(jié)其位置，以及一個(gè)檢測(cè)其水平方向上位置變化的傳感器18，該傳感器檢測(cè)的結(jié)果將輸入計(jì)算控制裝置50。沖擊波源11和水囊12還有一個(gè)通過(guò)電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)19在垂直于圖面方向(X方向)上調(diào)節(jié)其位置，以及一個(gè)檢測(cè)其垂直于圖面方向上位置變化的傳感器20，該傳感器檢測(cè)的結(jié)果將輸入計(jì)算控制裝置50。
盡管上述的沖擊波發(fā)生裝置在X、Y、Z三個(gè)方向分別具有檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置，不難理解，X方向上的檢測(cè)傳動(dòng)裝置，即傳感器20和傳動(dòng)系統(tǒng)19是可以省略的。
下面繼續(xù)參照?qǐng)D1說(shuō)明按照本發(fā)明的體外沖擊波碎石的計(jì)算機(jī)定位裝置的檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)重合的裝置。檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)位置重合的裝置30包括一個(gè)B超裝置31，該裝置裝在轉(zhuǎn)動(dòng)座32上，并能?chē)@轉(zhuǎn)動(dòng)座32的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以及一個(gè)檢測(cè)B超裝置轉(zhuǎn)角α的傳感器33。一個(gè)檢測(cè)B超裝置31的B超頭部伸出長(zhǎng)度ρ的傳感器34。B超裝置31和轉(zhuǎn)動(dòng)座32如同沖擊波發(fā)生裝置10一樣可以在水平方向(Y方向)和高低方向(Z方向)上調(diào)節(jié)。水平方向的調(diào)節(jié)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)40和傳動(dòng)裝置35實(shí)現(xiàn)。另外，還有一個(gè)在Y方向上的位置傳感器36。高低方向的調(diào)節(jié)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)37和傳動(dòng)裝置38實(shí)現(xiàn)。同樣，在Z方向上也有一個(gè)位置傳感器39。
下面參照?qǐng)D2，說(shuō)明體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算定位裝置的計(jì)算控制裝置50。該裝置包括一個(gè)具特定軟件的計(jì)算機(jī)主體51。分別由檢測(cè)沖擊波發(fā)生器10所在位置的位置傳感器15、18和20，和檢測(cè)人體結(jié)石位置的傳感器33、34、36和39的檢測(cè)結(jié)果經(jīng)計(jì)算機(jī)51的接線總成52和A/D卡53以數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)51，計(jì)算機(jī)51將按下面將說(shuō)明的預(yù)定程序計(jì)算出沖擊波發(fā)生器10的第二焦點(diǎn)與結(jié)石間的相對(duì)位置，并將該數(shù)據(jù)通過(guò)D/A卡53控制相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)工作，使兩者重合。顯示器54顯示出第二焦點(diǎn)與結(jié)石所在位置。鍵盤(pán)55用于輸入不同信息，其中包括控制電動(dòng)機(jī)工作的信息。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3說(shuō)明按照本發(fā)明的體外沖擊波碎石術(shù)的定位裝置的座標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。如前所述，結(jié)石與沖擊波發(fā)生器的第二焦點(diǎn)處于同一平面內(nèi)。
令沖擊波發(fā)生器所在座標(biāo)系為絕對(duì)座標(biāo)OYZ，其第二焦點(diǎn)F2在該座標(biāo)系的座標(biāo)為Yf、Zf。令B超裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)中心為原點(diǎn)o的座標(biāo)系為相對(duì)座標(biāo)系oyz，相對(duì)座標(biāo)系的原點(diǎn)o在絕對(duì)座標(biāo)系OYZ中的座標(biāo)Δy,Δz。
現(xiàn)在說(shuō)明B超裝置如何確定人體結(jié)石位置。B超裝置確定人體結(jié)石位置是通過(guò)其探頭伸出長(zhǎng)度的傳感器34和轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳感器33的檢測(cè)結(jié)果確定，即ys=(ρ0+ρ+d)cosαzs=(ρ0+ρ+d)sinα式中，ρ0為B超裝置探頭的固定長(zhǎng)度，ρ為B超裝置探頭的伸出長(zhǎng)度，d為B超探頭與人體接觸處至結(jié)石間的距離，可從B超裝置監(jiān)視器上讀出。因此，人體內(nèi)結(jié)石在絕對(duì)座標(biāo)系的座標(biāo)位置Ys、Yz為Ys=Δy+(ρ0+ρ+d)cosαZs=Δz+(ρ0+ρ+d)sinα所以，人體結(jié)石位置與沖擊波發(fā)生器第二焦點(diǎn)F2在絕對(duì)座標(biāo)系OYZ中的位置差異，或不重合的差異為ΔY=Yf-YsΔZ=Zf-Ys按照上述的座標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系確定了計(jì)算機(jī)51中的特定軟件，其流程圖如圖4所示。
如圖所示，在步驟S401采集治療床所在裝置，亦即確定沖擊波發(fā)生器10的第二焦點(diǎn)位置Yf、Zf，采集的數(shù)據(jù)在步驟S402通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器53進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，使之適合于計(jì)算機(jī)51輸入。另一方面，由B超裝置31測(cè)得人體結(jié)石位置ys、zs、α、ρ0、ρ、d，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器43轉(zhuǎn)換成適合于計(jì)算機(jī)輸入的數(shù)字信號(hào)。步驟S404將來(lái)自步驟S402和S403的第二焦點(diǎn)位置和B超測(cè)得的人體內(nèi)結(jié)合位置，計(jì)算它們的相對(duì)位置ΔY、ΔZ是否是零，即兩者是否重合。如判斷的結(jié)果為零，則進(jìn)入步驟S407，表明定位完成，可實(shí)施對(duì)結(jié)石的轟擊。如步驟S405判斷的結(jié)果不為零或其中一個(gè)不為零，則進(jìn)入步驟S406，在該步驟將不重合的數(shù)據(jù)，即ΔY、ΔZ通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后作為控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制數(shù)據(jù)，程序返回步驟S401。重復(fù)前述的處理過(guò)程，直至在步驟S405判斷的結(jié)果為ΔY=0 ΔZ=0，然后進(jìn)入步驟S407，定位完成。
申請(qǐng)人已就本發(fā)明的體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置的構(gòu)思及其實(shí)施例作出了詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上可以作出各種變換和改進(jìn)，但這些變換和改進(jìn)都沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神，都是在權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置，其特征在于，包括一個(gè)沖擊波發(fā)生裝置，該裝置包括一個(gè)沖擊波源，一個(gè)與人體相接觸的，且能隨人體表面輪廓改變其形狀的水囊，以及一個(gè)檢測(cè)沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)所在位置和將其調(diào)節(jié)到欲要求的裝置，該裝置由多個(gè)傳感器和傳動(dòng)系統(tǒng)組成；一個(gè)檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生器的第二焦點(diǎn)相重合的裝置，該裝置包括一個(gè)B超裝置，以及多個(gè)傳感器和傳動(dòng)系統(tǒng)；一個(gè)計(jì)算控制裝置，該裝置包括一個(gè)含特定軟件的計(jì)算機(jī)，一個(gè)顯示沖擊波發(fā)生器的第二焦點(diǎn)所在位置和人體內(nèi)結(jié)石位置的顯示裝置和一個(gè)鍵盤(pán)；所述的計(jì)算機(jī)接收沖擊波發(fā)生裝置的傳感器檢測(cè)到的該裝置第二焦點(diǎn)所在位置的數(shù)據(jù)，和由檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)位置相重合的裝置的傳感器檢測(cè)到的人體內(nèi)結(jié)石位置的數(shù)據(jù)，按所述軟件的預(yù)定程序進(jìn)行座標(biāo)轉(zhuǎn)換，并將計(jì)算結(jié)果控制沖擊波發(fā)生裝置和/或檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)位置相重合的裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)，使人體內(nèi)結(jié)石位置與沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)重合。
2．按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的沖擊波源可以是電火花發(fā)生裝置、超聲發(fā)生裝置、激光器或其它能產(chǎn)生瞬間高脈沖能量的裝置。
3．按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的沖擊發(fā)生裝置的多個(gè)傳感器和傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)在高度方向(Z方向)上的位置傳感器和一個(gè)由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，和一個(gè)在水平方向(Y方向)上的位置傳感器和一個(gè)由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置組成的傳動(dòng)系統(tǒng)；所述的檢測(cè)人體內(nèi)結(jié)石位置和將其調(diào)節(jié)到與所述沖擊波發(fā)生裝置的第二焦點(diǎn)位置重合的裝置的多個(gè)傳感器和傳動(dòng)系統(tǒng)包括在高度方向(Z方向)調(diào)節(jié)B超裝置高度的位置傳感器和一個(gè)由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，一個(gè)在水平方向(Y方向)上調(diào)節(jié)B超裝置位置的位置傳感器和由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，以及測(cè)定B超裝置轉(zhuǎn)動(dòng)角度的傳感器和測(cè)定B超裝置探頭伸出長(zhǎng)度的距離傳感器。
4．按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的座標(biāo)轉(zhuǎn)移為由B超裝置測(cè)得的人體內(nèi)結(jié)石的位置在相對(duì)座標(biāo)系的座標(biāo)為ys=(ρ0+ρ+d)cosαzs=(ρ0+ρ+d)sinα式中，ρ0為B超裝置探頭的固定長(zhǎng)度，ρ為B超裝置探頭的伸出長(zhǎng)度，d為B超探頭與人體接觸處至結(jié)石間的距離；人體內(nèi)結(jié)石在絕對(duì)座標(biāo)系中的座標(biāo)為Ys=Δy+(ρ0+ρ+d)cosαZs=Δz+(ρ0+ρ+d)sinα其中ΔY,ΔZ是相對(duì)座標(biāo)系原點(diǎn)至絕對(duì)座標(biāo)系原點(diǎn)間的距離；ΔY=Yf-YsΔZ=Zf-Zs式中Yf、Zf是第二焦點(diǎn)在絕對(duì)座標(biāo)系中的座標(biāo)；ΔY,ΔZ是結(jié)石位置與第二焦點(diǎn)間距離在絕對(duì)座標(biāo)系的Y軸和Z軸上的投影。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種體外沖擊波碎石術(shù)的計(jì)算機(jī)定位裝置,該裝置通過(guò)檢測(cè)沖擊波發(fā)生裝置第二焦點(diǎn)的位置,檢測(cè)B超裝置位置及由B超裝置檢測(cè)結(jié)石位置,由計(jì)算機(jī)進(jìn)行座標(biāo)轉(zhuǎn)換,計(jì)算結(jié)石位置和第二焦點(diǎn)位置間的距離,然后控制相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng),使對(duì)石位置與第二焦點(diǎn)位置重合。本發(fā)明的裝置具有使用方便,定位準(zhǔn)確,可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B8/00GK1319378SQ0111052
公開(kāi)日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2001年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月10日
發(fā)明者張祿蓀 申請(qǐng)人:張祿蓀