乳腺全自动活检穿刺方法及装置制造方法【技术领域】，尤其涉及一种适配于各种俯卧式乳腺显像的全自动活检穿刺方法及装置。[0002]乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。早期发现、早期诊断、早期治疗是减少乳腺癌的发病率、减低死亡率的关键。利用乳腺钥靶摄X线摄影检查技术进行普查表明，正常人群有2% -4%为不可触及性乳腺病变NPBL(Non-Palpable Breast Lesions)，其中20% -30%为恶性病变。[0003]但对于微小病灶(〈10mm)，乳腺钥靶摄X线摄影检查技术难以完全对其做出准确诊断。据权威调查得知，在IOmm以下尺度上发现乳腺肿瘤，能延长患者寿命5~10年。而临床上，通过经皮穿刺活检的方式，可对微小病灶进行准确诊断。[0004]经皮穿刺活检手术是一种从患者体内取出病变组织，进行病理学检查以明确诊断的的微创手术，可以有效诊断送检病例。因创伤小、疼痛轻、手术并发症少、恢复快及费用低等特点，越来越受到医生和病人的欢迎。 [0005]对于NPBL，直接通过外科手术进行活检的难度很大。随着医学的进步，很多本领域的技术人员开始采用结合医学影像技术和经皮穿刺微创手术的方式，来对乳腺肿瘤进行准确诊断。具体方法是，利用图像引导(如X线、超声、磁共振成像等)进行定位，来改善穿刺手术的精度，结合外科手术对乳腺病变组织进行微创活检手术，以获取可靠的病理组织学标本，从而对乳腺病变组织进行明确诊断。[0006]传统的医疗影像检测手段，包括先进的X线放射成像、计算机断层扫描成像CT (Computed Tomography)、超声成像、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)、X线乳腺放射成像和骨扫描成像等在乳腺癌早期诊断中起着非常重要的作用，可极大地提高对乳腺癌诊断和治疗效果。但是这些影像学技术都是结构成像，基于肿瘤在解剖结构、组织血流灌注的改变来观察病灶，以间接达到对乳癌诊断、鉴别诊断和疗效观察。继传统的医学影像技术之后，正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography, PET)、单光子发射计算机断层成像术(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT),作为乳腺癌早期诊断扫描技术，在乳腺疾病诊断方面得到越来越多关注和应用。它们属于功能成像，在获取人体或动物的某些器官或病灶的功能信息方面有着独特的优点，获得的数据更有价值。更值得关注的是，近年来PEM扫描仪作为一种乳腺专用正电子发射断层扫描仪已经成为国际上正电子发射成像技术发展的热点之一，美、欧、日等许多大学及核科学研究机构均开展了 PEM技术和样机的研究工作。PEM可以通过断层扫描重建出乳腺的三维图像，并具有较高分辨率，可以检测到微小(<10_)的乳腺病变，故而在其引导下穿刺活检的精确度也会得到再次提高。[0007]虽然，医学影像技术是一种简便易行、无创以及能明确显示受检组织解剖位置的检测手段。在医学影像的引导下，经皮穿刺活检手术的精确度可得到大大提高。但是常常因乳腺缺少确切的参照标志而无法为外科手术活检提供准确的定位。特别是当通过医学影像技术检查，检查结果显示为间接征象时，更难以通过这些影像技术为手术活检作出精确的定位。
[0008]目前临床中的经皮穿刺活检手术通常是由医生利用医学影像所得到的图像信息，以及临床经验确定皮肤进针点和病灶，然后手动进针，直到针尖命中。因此，临床中的手动穿刺手术，由于现有技术及手持活检设备的局限性，存在穿刺角度受限、准确性和稳定性不高、过于依赖医生经验等问题。而传统搭载于医学影像设备上的活检设备结构复杂，体积较大，活检角度，运动方式都欠佳，尤其是对于一些精度较高的可探测俯卧式自然下垂乳腺的影像设备，目前还没有相应的高效便捷安全的设备对乳腺进行准确的穿刺活检。
[0009]有鉴于此，现有技术有待改进和提闻。


[0010]本发明的目的之一是提供一种乳腺的全自动活检穿刺方法。另一目的是提供一种应用于乳腺全自动活检穿刺方法的穿刺装置。
[0011]本公开的其他目的、特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
[0012]根据本公开的一个方面，提供一种乳腺的全自动活检穿刺方法，包括:用乳腺固定罩固定乳腺，通过医学影像采集所述乳腺固定罩内乳腺的三维图像，定位所述三维图像中病灶，调节灰度值 识别出所述乳腺的边界，通过最优化算法计算从所述病症到所述边界的最优穿刺路径；配准所述乳腺的物理空间与所述三维图像，生成控制信息，控制机械穿刺系统进行穿刺手术。
[0013]根据本公开的另一方面，提供一种应用乳腺全自动活检穿刺方法的全自动活检穿刺装置，包括:乳腺固定罩，用于固定俯卧式乳腺；医学影像装置，用于采集所述乳腺及所述乳腺固定罩的三维图像；控制系统，用于根据所述三维图像产生所述乳腺的直线最优穿刺路径，配准所述乳腺的物理空间位置数据与所述三维图像，并产生控制信息；机械穿刺装置，在所述控制信息的控制下对所述乳腺固定罩内的乳腺进行穿刺手术。
[0014]例如，所述乳腺固定罩用于固定单侧俯卧式自然下垂的乳腺，包括:本体、定位物，所述定位物设置于所述医学影像装置的视野内，作为空间标志物用于空间定位。所述的活检穿刺装置，其特征在于，所述定位物为可定位的图案和定位标记物其中至少之一，所述可定位的图案设置于所述本体上，为具有位置预定的多个栅格、多个圆环、多个圆孔、多个三角形、多个多边形其中至少之一的图案。某一实施例中，该标记物可于所述医学影像装置中显像，所述可定位的图案设置于所述本体上。
[0015]例如，医学影像装置是PEM、PET、CT, MRI或SPECT中的至少一种。
[0016]例如，控制系统包括:穿刺路径计算模块，医生通过医学影像来识别勾画穿刺区，调节灰度值识别出乳腺的边界，根据所述病灶和所述边界信息，采用最优化算法计算所述直线最优穿刺路径；空间配准模块，配准所述三维图像与所述乳腺的物理空间数据而得到配准位置信息；控制模块，根据所述直线最优穿刺路径以及所述配准位置信息产生控制信息，并发送至机械穿刺系统，以控制所述机械穿刺系统动作。
[0017]例如，所述控制系统还包括:安全模块，当检测到穿刺深度超过一预设深度时，发出警报或卡死所述机械穿刺装置，以保障整个穿刺过程的安全；人机交互模块，所述人机交互模块可接收外部指令并反馈至所述控制系统。
[0018]例如,所述机械穿刺系统包括:穿刺机构，包括活检针和活检枪，所述活检枪固定所述活检针并控制所述活检针的运动；驱动机构，包括手臂、传动装置和旋转装置，所述穿刺机构固定连接于所述驱动机构，所述驱动机构用于移动所述穿刺机构进行穿刺手术。
[0019]例如，所述活检针可直接或间接的设置于手臂上，实现滑动或摆动。手臂固定设置于传动装置和旋转装置上，实现活检针的滑动和旋转。
[0020]本发明的有益效果在于，本发明手术时间短，进针角度多，给病人造成的疼痛低，操作简单效率高。本发明装置结构简单小巧，运动方式灵活，可多角度穿刺。该穿刺活检方法的扫描和活检采用相同的体位，避免了常规活检乳腺在受压拍片时的病灶位置与平卧手术台上时差异很大，导致的定位不准确。其机械自动化的设计，具有更高的准确性和稳定性，并能降低医生的劳动强度，可以大大缓解医生在手术过程中由疲惫手抖引起的穿刺不准确现象，进而提高精确度，减少穿刺次数，同时提高病人的舒适度。该装置对医生的手术经验要求较低，便于大中小医院的普及使用。因此，本发明具有重要的理论意义和实际价值。



[0021]图1示意性示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺装置的乳腺固定罩。
[0022]图2示意性示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺装置的控制系统的方框图。
[0023]图3A和3B示意性示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺装置的机械穿刺系统的结构。
[0024]图4示意性示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺装置的机械穿刺系统与乳腺固定罩的结构简图及动作示意图。
[0025]图5示意性示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺方法流程图。
[0026]图6示意性示出图5中本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺方法中的步骤S107的流程图。

[0027]体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0028]本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺装置，包括乳腺固定罩1、医学影像系统、控制系统3、数模转换模块和机械穿刺系统2。
[0029]下面结合附图具体介绍本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺装置。
[0030]乳腺固定罩I用于固定乳腺，以便医学影像系统对乳腺进行图像采集，以及控制系统3对乳腺的病灶进行直接定位，进而方便控制机械穿刺系统对乳腺进行活检穿刺手术，避免乳腺的偏移。 [0031]如图1所示，乳腺固定罩I用于固定单侧俯卧式自然下垂的乳腺，包括本体11、可定位的图案122或定位标记物121。本体11形成有用于容置乳腺的容置空间13，用于容置乳腺。设定位标记物121置于乳腺固定罩I的本体11上的最低点处，而可定位的图案122设置于乳腺固定罩I的本体11上，但本发明不以此为限，定位标记物121除了可以设置在本体11的最低点处外，还可以设置于本体11或医学影像系统视野内的其他位置，用作乳腺的坐标参考点，以便于穿刺时的用作空间标志物。在一具体实施例中，定位标记物121可于所述医学影像系统中成像，但本发明不以此为限。
[0032]可定位的图案122设置于所述本体11上，用于空间定位，可以为栅格状的图案，且图案中的各栅格的位置预定，但本发明并不以此为限，该可定位的图案122还可以为环状、圆孔状、三角形、多边形等其他形状的图案。
[0033]在某些实施例中，乳腺固定罩I的开口部设有可卡接于配套设备的连接结构，该连接结构的大小和形状与配套设备相匹配，且活动设置于配套成像设备，该配套设备例如为医学影像系统，在进行活检手术时，乳腺固定罩I可通过该连接结构卡接于医学影像系统而直接固定定位，以便机械穿刺系统2对乳腺进行活检穿刺，避免乳腺的偏移。
[0034]在一个实施例中，乳腺固定罩I还包括胶状物(未示出)，该胶状物可将整个乳腺固定罩I粘在乳腺上。在一个实施例中，乳腺固定罩I还包括背带/肩带(未示出)，该背带/肩带可将乳腺固定罩I捆绑在人身体上，保证乳腺固定而不会移位。在一个实施例中，在乳腺固定罩I的本体11的内表面最低点处还设置有保护乳头的装置。
[0035]在本发明实施例中，通过乳腺固定罩I上的定位标记物121或可定位的图案122可将位于乳腺固定罩I中的乳腺的物理空间与医学影像系统所采集的乳腺的三维图像对应起来。在一具体实施例中，可以定位标记物121作为坐标参考点，根据乳腺固定罩I上位置已知的环状、圆孔 状、三角形、多边形或栅格状图案，从而方便建立乳腺的实际物理空间与乳腺的图像空间之间的配准，但本发明不以此为限，定位标记物121或可定位的图案122还可分别单独执行定位功能。
[0036]医学影像系统，利用乳腺固定罩I对患者的乳腺进行固定后，用于扫描固定后的患者乳腺，用于采集乳腺固定罩I及其内的乳腺的三维图像，得到能显示病灶点的图像，以便手动、自动勾画病灶，从而使用该三维图形引导活检手术。在得到乳腺的三维图像后，医学影像系统还将该三维图像传输给控制系统3，以便控制系统3对该三维图像进行后续处理。在一实施例中，控制系统，设置于医学影像装置的计算机终端设备中，但本发明不以此为限。在图像扫描过程中，患者采取俯卧位，乳腺自然下垂，将待检测一侧的乳腺固定于乳腺固定罩I内，扫描过程中保持身体不动。本发明实例中的医学影像系统采用PEM，但本发明并不以此为限，也可以采用PET、MR1、CT或SPECT等核医学分子功能影像系统中的至少一种。
[0037]图2示意性示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺装置的控制系统3的方框图。
[0038]如图2所示，控制系统3，包括人机交互模块31、穿刺路径计算模块32、空间配准模块33、控制模块34以及安全模块35。控制系统3用于根据医学影像系统所采集的三维图像产生乳腺的直线最优穿刺路径，并根据乳腺的物理空间位置与所述三维图像得到的配准位置信息，以及根据所述的配准位置信息以及所述直线最优穿刺路径产生控制信息，并将该控制信息发送至机械穿刺系统2，以控制机械穿刺系统2动作。其中，人机交互模块31可接收外部指令，并将该外部指令反馈给所述控制模块34。在一实施例中，该外部指令包括选取所述三维图像中的特定区域作为乳腺的病灶。例如，人机交互模块31可接收医生在乳腺的三维医学图像中自主勾画出其中的可疑病灶，并将该勾画出的可疑病灶信息发送给控制模块34。根据医生勾画的人工可疑病灶，控制模块会自动搜索匹配，然后人机交互模块31将相近灰度值的地方自动圈出来，作为对应的欲穿刺区域，可以避免医生漏勾画病灶或误差较大的问题。根据实际应用情况，医生还可以对控制系统3自动选择的可疑病灶进行修改，以自由修改欲穿刺区域并最终确定穿刺区域。
[0039]穿刺路径计算模块32，用于根据所述三维图像中的病灶计算从乳腺边界到所述欲穿刺区域的直线最优穿刺路径。
[0040]具体地，医生确定穿刺区域后，穿刺路径计算模块32自动计算并输出穿刺区域靶点坐标。在进行活检穿刺手术时，即对该靶点进行采样和检测。需要注意的是，在选取的感兴趣区域内，控制系统3都可自动计算出所选取区域中靶点及其坐标(X0，y0，z0)信息，并且根据医生自主改动或挑选欲穿刺的靶点，控制系统3也会输出对应的位置信息，为此使得本发明可完成自动化或半自动化穿刺。
[0041]穿刺路径计算模块32根据预设阈值，自动识别出乳腺的边界及计算出所述边界的位置信息。其中，所述预设阈值是根据整个图像的灰度直方图确定，例如为23，但本发明不以此为限，还可以根据具体情况设置为其他值。可以人为改变，而不一定是固定不变的。例如，通过人机交互模块31接收用户设定的新的预设阈值，然后将该新的预设阈值传输至控制模块34，控制模块34将预设阈值改变为该用户设定的该新的预设阈值，继续进行乳腺边界识别。总之，通过调节灰度值定位出乳腺边界及边界的位置信息，得到乳腺的边界位置坐标(a i, β i, Y i)，i e自然数。 [0042]此外，根据三维图像中的靶点信息和乳腺固定罩上的参考点，穿刺路径计算模块32还利用最优化算法，计算从靶点到边界的直线最优穿刺路径。根据三维图像中的靶点位置信息和乳腺固定罩上的坐标参考点、各栅格顶点的位置信息，计算从靶点(x0，y0，z0)到乳腺边界(ai，β?, yi)的直线最优穿刺路径。限制条件是在可以进针的范围，直线路径，避开栅格的边、避开乳晕位置、离胸壁在一个安全的距离、求最优的路径以及路径的长度。
[0043]本发明某一实施例，以祀点(x0，y0，z0)为起始点，边界上的各栅格顶点为终点，先求出一个最短路径的栅格顶点，然后在它附近寻找一个最优穿刺点。优化算法可以采用现有的最优化算法，比如迪科斯彻(dijkstra)算法、蚁群算法、模拟退火算法、遗传算法、神经网络算法等，或者采用各算法相结合的方式。在此不再赘述。
[0044]该直线最优穿刺路径包括:实施活检穿刺手术时的进针点、进针方向和进针距离，即边界点位置、边界点至靶点的路径方向以及该路径的长度。
[0045]空间配准模块33，利用乳腺固定罩I上设置的定位标记物或定位图案，配准三维图像与乳腺的物理空间数据而得到的配准位置信息。某一实施例中，以乳腺固定罩I的定位标记物121作为坐标参考点，结合乳腺固定罩I上位置已知的环状或栅格状图案，使用配准算法配准乳腺的三维图像与乳腺的实际物理空间数据，得到的配准位置信息。
[0046]其中，配准本身以现有的方式利用在最简单的构成中基于校正坐标系的适当配准方法进行。本领域的技术人员从医学成像的图像处理中已知大量用于此目的的配准技术，实现图像空间和物理空间精确配准。其中配准常用的配准算法例如为Powell法、下山单纯形法、Arent法、Levenberg-Marguadrt法、Newton-Raphson迭代法、随机搜索法、梯度下降法、遗传算法、模拟退火法、几何hash法或半穷尽搜索法其中之一，在此不再赘述。
[0047]再次，将上述直线最优穿刺路径和上述的配准位置信息输入传输控制模块34中，控制模块34根据上述直线最优穿刺路径和上述的配准位置信息产生控制信息，该控制信息用于控制所述机械穿刺系统动作，以对乳腺进行活检穿刺手术。具体地，该控制信息包括机械穿刺系统的运动路线和轨迹。在一实施例中，医生也可对该控制信息做出调整，确定出最终的机械穿刺系统的运动路线和轨迹。如果手术过程中没有异常情况，就一直执行之前的命令，直到完成整个穿刺活检手术。如果手术过程中有任何其他情况，医生可以随时通过控制模块34终止之前的命令，并重新发出指令，及时调整。
[0048]此外，控制模块34的输出端配置有一数模转化装置，控制模块34发出控制机械穿刺系统执行相应动作的控制信息，该控制信息通过数模转化装置被转化模拟控制信息。
[0049]数模转换模块，将所述控制信息转换为模拟控制信息并将所述模拟控制信息发送至所述机械穿刺系统。具体地，数模转化模块的输出端连接机械穿刺系统，数模转化模块的输入端接收制模块34发出的控制信息，并将该控制信息转化为模拟控制信息后传给机械穿刺系统。机械穿刺系统就可按顺序精确的执行控制命令，来完成穿刺手术。
[0050]安全模块35，能够根据一预设穿刺深度阈值发出警报，具体地，当安全模块检测到穿刺深度超过该预设穿刺深度阈值时，发出警报。在一实施例中，安全模块35还能在穿刺深度超过另一预设深度值时，自动卡死机械穿刺系统2，以终止手术，保障整个穿刺过程的安全。其中，该另一预设深度值大于或等于该预设穿刺深度阈值。警报与卡死功能可同时设置于安全模块35，也可单独设置。此外，安全模块35还能随时在人工控制下卡死，以随时终止手术。
[0051]机械穿刺系统2，用于在控制系统3的控制下，自动完成活检穿刺手术。在进行活检手术的过程中，患者采取与图像扫描过程中同样的俯卧体位，乳腺自然下垂，将待检测一侧的乳腺固定于乳腺固定罩I内，活检穿刺过程中保持身体不动。以此避免了常规活检手术中，患者平卧手术台上而造成与乳腺在扫描拍片时的穿刺位置差异过大，导致穿刺定位不准确的问题。
[0052]如图3A、图3B和图4所示，机械穿刺系统2包括本体20、底座3、电机4、传动装置
6、穿刺机构7、旋转装置8、驱动机构5、送检台9以及保护罩(未示出)。其中，本体20设置于所述底座3上。底座3用于支撑机械穿刺系统2。电机4设置于本体20,用于为机械穿刺系统2提供驱动力，但本发明不以此为限，为机械穿刺系统提供驱动力的机构还可以为其他装置。
[0053]在底座盘3上开有同心圆的环形导线槽，环形导线槽中放入分别电源引线，电机与电源引线之间用具有弹性的铜片链接，用于为电机4提供供电，其中，该电机4可为同步电机，但本发明不以此为限。
[0054]在一实施例中，本体20具有一支柱201，且支柱201的下端可设置一滑轮，以方便本体20于平行于底座3的水平面绕Z轴做旋转运动。
[0055]在一实施例中，保护罩为圆筒状，连接底座3以及送检台9,可支撑送检台9,能为保护罩内的部件提供保护作用。 [0056]在一实施例中，送检台9为中部中空的圆环片，用于卡持乳腺固定罩I。其中，乳腺固定罩I的开口部卡接于医学影像系统床体或者送检台9，且乳腺固定罩I与床体或送检台9之间为活动连接。在进行活检手术时，乳腺固定罩I可通过医学影像系统床体或者送检台9卡接于机械穿刺系统2而直接固定定位，以便机械穿刺系统2对乳腺进行活检穿刺，避免乳腺的偏移。
[0057]在一实施例中，驱动机构5，包括弧形臂51、大手臂52、小手臂53、传动装置6以及旋转装置8。穿刺机构7固定连接于驱动机构5，驱动机构5用于移动穿刺机构7进行穿刺手术。驱动机构5可接收控制系统所传递的控制信息，并自动根据该控制信息，驱动穿刺机构完成整个穿刺过程。
[0058]在一实施例中，传动装置6设置于本体20，在电机4的驱动力下，可带动穿刺机构7做往返运动。传动装置6,包括第一齿轮61、第二齿轮62、第三齿轮63。第一齿轮61与第二齿轮62啮合连接，设置与本体20的同一端，第三齿轮63设置于本体20的另一端。传动装置6控制弧形臂51上的大手臂53沿弧形臂51运动。
[0059]在一实施例中，弧形臂51包括弧形部511和水平部512，水平部512附设于第二齿轮62和第三齿轮63上，弧形部511与水平部512相接。弧形部511位于第二齿轮62和第三齿轮63的之间且远离底座3设置，弧形部511的直径大于乳腺固定罩I的直径，这样弧形部511于弧形和水平方向的移动范围可以完全覆盖住乳腺固定罩1，以便于将穿刺机构7带动至适于实施活检穿刺手术的位置。弧形臂51上固定连接有大手臂53，大手臂53可在传动装置6的控制下沿弧形臂51做往返运动。具体地，第一齿轮61在电机4的驱动下可旋转运动，从而同步带动第二齿轮62运动，进而弧形臂5上的大手臂53以及第三齿轮63在第二齿轮62的带动下分别作水平往返运动和旋转运动。 [0060]在一实施例中，大手臂52，固定于弧形部511上，可随着传动装置6作弧形和水平方向的运动，还可随着旋转装置8绕Z轴作旋转运动。在一实施例中，弧形部511的外表面为皮带，该皮带的宽度正好与设置于其上大手臂52相匹配，在皮带上开有安装孔，在大手臂52底部有尖刺，尖刺透过安装孔固定于皮带上，这样就可以固定大手臂52，也可以随着传动结构6运动时，带动大手臂52于弧形部511上做往复运动。但本发明不以此为限，根据具体应用情况的不同，弧形部511还可以为其他的材料，或大手臂52还可固定于弧形臂51的其他位置上。
[0061]在一实施例中，小手臂53 —端可摆动并滑动地设置于大手臂52上，另一端与活检枪71连接，且活检枪71可摆动并滑动地设置于小手臂53上。其中，小手臂53可在大手臂52的控制下运动，小手臂53控制活检枪71的运动。例如，小手臂53可沿大手臂52做上下滑动运动，并且当小手臂53运动至大手臂52的顶点时，可沿着大手臂52的顶点做旋转。
[0062]在一实施例中，旋转装置8设置于本体20与底座3之间，可绕自身于平行于底座3的水平面做旋转运动，并带动设置于旋转装置8上以及设置于本体20上的弧形臂51、大手臂52、小手臂53、穿刺机构7以及旋转装置8绕Z轴做旋转的运动。
[0063]在一实施例中旋转装置8采用电机带动蜗轮蜗杆使本体沿Z轴旋转，但本发明不以此为限，为机械穿刺系统提供还可以为其他装置。在一实施例中，旋转结构8包括支撑立柱、滚珠球轴承内圈、涡轮与蜗杆以及滚珠球轴承外圈。支撑立柱顶部紧密配合滚珠球轴承内圈，支撑立柱中部过盈配合有涡轮，涡轮与蜗杆之间机械配合，支撑立柱设置于传动装置6底部，滚珠球轴承外圈固定于底盘3中部。
[0064]在蜗杆的顶端配合有90°锥齿轮一组，其中一个锥齿轮与电机固定配合，电机在得电后旋转带动蜗杆旋转，蜗杆的旋转带动涡轮旋转，进而带动整个弧形臂围绕Z轴旋转。
[0065]在弧形臂两端分别放置有限位装置，限位装置可以是限位开关、光栅传感器等，限位装置用于防止大手臂52过度旋转；
[0066]在一实施例中，穿刺机构7，包括活检针72和活检枪71，活检枪71固定活检针71并控制活检针71的运动。如图3A所示，活检针72可伸缩地套设于活检枪71，活检枪71可例如为长条状或圆筒状。活检枪71可沿小手臂53做短距离的滑动，实现穿刺活检。
[0067]在一实施例中，活检针72上设置有可于医学影像系统中显相的标记点，该标记点可位于活检针72的顶点，并可于三维图像中显示其图像及位置，因而，在手术过程中，可以于三维图像中实时观测其运动轨迹，本发明实施例中的标记点除了可位于活检针72的顶点，还可以位于活检针72的其他部位，本发明不以此为限。活检针72上设置有微型压力传感器(比如医用光纤压力传感器)，可将手术中的情况反馈回计算机系统，以便及时调整。活检针72上还配置一针孔摄像头(未示出)，可以实时观测乳腺的物理情况。在一实施例中，可以设定一阈值，当该微型压力传感器所感测的压力大于或小于该阈值时，说明活检针72进行穿刺手术时发生了偏移，会发出报警以重新调整穿刺路径。
[0068]通过这一系列的运动，穿刺机构7就可以移动至合适的穿刺位置，并在控制模块34的控制下进行活检手术。
[0069]图5示意性 示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺方法，包括步骤SlOO至步骤S107。
[0070]SlOO:通过乳腺固定罩固定住患者的待测乳腺。在进行活检手术的过程中，患者采取俯卧体位，乳腺自然下垂，将待检测一侧的乳腺固定于乳腺固定罩内，保持身体不动。其中，该乳腺固定罩上设置有定位标记物或定位图案，用于空间定位，某一实施例中，该定位标记物可显像、该可定位的图案为环状或栅格状的结构，但本发明并不以此为限。
[0071]SlOl:采集乳腺固定罩及其内待测乳腺的三维图像。其中，进行图像采集的医学影像系统是乳腺癌早期诊断扫描仪(Positron Emission Mammography, PEM),但本发明并不以此为限，也可以是PET、CT、MRI或SPECT中的至少一种。
[0072]S102:在所述三维图像中确定出乳腺的病灶。根据待测乳腺的三维图像，医生可以在其中自主勾画出乳腺的病灶，并将该勾画出的病灶信息发送给控制模块34，但本发明不以此为限，除了可以通过医生人工勾画出的病灶外，还可以根据医生勾画的人工可疑病灶，控制模块会自动搜索匹配，然后人机交互模块31将相近灰度值的地方自动圈出来，作为对应的欲穿刺区域，可以避免医生漏勾画病灶或误差较大的问题。另外，根据实际应用情况，医生还可以自由对控制系统3自动选择的病灶进行修改。但是最终，需要医生确定欲穿刺区域。
[0073]S103:计算出该欲穿刺病灶作为靶点，并输出该靶点的位置信息，在进行活检穿刺手术时，需要从病灶中确定出靶点，并对该靶点出进行采样和检测，其中，在一实施例中，医生还可自主改动或挑选欲穿刺的靶点，控制系统3也会输出其对应的位置信息。
[0074]S104:调节灰度值，自动识别乳腺的边界及边界的位置信息。可根据预设灰度值以及乳腺固定罩，自动识别出乳腺的边界及计算出该边界的位置信息。其中，该预设阈值可以人为调节改变，而不一定是固定不变的。例如，一实施方案预设灰度值采用23，根据实际应用情况，用户可设定的新的预设灰度阈值，然后将原预设阈值替换为该新的预设阈值，根据该新的预设阈值，重新计算出乳腺的边界及边界的位置信息。
[0075] S105:采用最优化算法计算最优直线穿刺路径。以靶点(xO，yO, zO)为起始点，边界上的各栅格顶点为终点，先求出一个最短路径的栅格顶点，然后在它附近寻找一个最优穿刺点。优化算法可以采用现有的最优化算法，比如迪科斯彻(dijkstra)算法、蚁群算法、模拟退火算法、神经网络算法等，或者采用各算法相结合的方式。算法都是现有算法，在此不再赘述。
[0076]S106:将该三维图像与乳腺的物理空间数据相配准得到的配准位置信息。具体地，使用常用配准算法，某一实施例中，以乳腺固定罩I的定位标记物121作为坐标参考点，根据乳腺固定罩I上位置已知的环状或栅格状图案，利用在最简单的构成中基于校正坐标系的适当配准方法，配准乳腺的三维图像与乳腺的实际物理空间数据，得到配准位置信息。
[0077]S107:根据配准位置信息，控制机械穿刺系统自动完成活检穿刺手术。该配准位置信息通过数模转换模块传输至机械穿刺系统，而该机械穿刺系统能够自动根据该控制信息完成活检穿刺手术。具体地，机械穿刺系统进行如下操作中的至少一种:旋转操作；传动操作；水平移动操作；垂直移动操作。
[0078]图6示意性示出本发明实施例的乳腺全自动活检穿刺方法中的步骤S107的流程图。其中，机械系统包括传动装置、旋转装置、穿刺机构以及电机，电机为传动装置、旋转装置和穿刺机构的运动提供电能。传动装置、旋转装置、穿刺机构的结构及功能在上文已有记载，在此不再赘述。
[0079]S200:旋转装置在控制信息的控制下于水平面绕Z轴旋转；
[0080]S201:传动装置在控制信息的控制下使穿刺机构于弧形臂内移动；
[0081]S202:穿刺机构在控制信息的控制下移动至预定位置；
[0082]S203:穿刺机构在控制信息的控制下根据直线最优路径对所述乳腺进行穿刺手术。
[0083]综上所述，本发明手术时间短，进针角度多，给病人造成的疼痛低，操作简单效率高。本发明装置结构简单小巧，运动方式灵活，可多角度穿刺。该穿刺活检方法的扫描和活检采用相同的体位，避免了常规活检乳腺在受压拍片时的病灶位置与平卧手术台上时差异很大，导致的定位不准确。其机械自动化的设计，具有更高的准确性和稳定性，并能降低医生的劳动强度，可以大大缓解医生在手术过程中由疲惫手抖引起的穿刺不准确现象，进而提高精确度，减少穿刺次数，同时提高病人的舒适度。该装置对医生的手术经验要求较低，便于大中小医院的普及使用。因此，该穿刺活检方法和装置具有重要的理论意义和实际价值。
[0084]本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。