[發明專利]基于六自由度并聯機構的長骨虛擬與現實復位配準方法

有效

• 申請號: 201010162891.2
• 申請日: 2010-05-05
• 公開（公告）號: CN101847182A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 唐佩福;胡磊
• 申請（專利權）人: 唐佩福;胡磊
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;A61B17/58
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

1.一種基于六自由度并聯機構的長骨虛擬與現實復位配準方法，該長骨虛擬與現實復位配準方法利用PC機的運算能力，以及存儲在PC機中的微創外科手術醫療處理軟件來實現，其特征在于：該微創外科手術醫療處理軟件包括有三維重構單元(11)、標記拾取單元(21)、健側鏡像單元(30)和路徑規劃單元(31)；

三維重構單元(11)用于將CT掃描設備獲得的CT掃描圖像進行三維重構得到重構后圖像，所述重構后圖像中包括有健側三維圖像、共融患側遠端三維圖像和共融患側近端三維圖像；

標記拾取單元(21)用于對共融患側遠端三維圖像和共融患側近端三維圖像分別進行標記點拾取，從而獲得近端標記點圖像和遠端標記點圖像；

健側鏡像單元(30)用于對健側三維圖像進行YZ平面鏡像，獲得患側復位標準圖像；

路徑規劃單元(31)依據接收的患側復位標準圖像，并采用平面交互顯示軟件對近端標記點圖像和遠端標記點圖像進行路徑復位處理，獲得每一支鏈長度調節信息，該支鏈長度調節信息作為每一支鏈的電機驅動的進程。

2.根據權利要求1所述的基于六自由度并聯機構的長骨虛擬與現實復位配準方法，其特征在于：所述標記點拾取首先是在六自由度并聯機構的上圓盤和下圓盤上安裝12個圓球；然后將上圓盤上的六個圓球映射到六根支鏈一端的萬向節的轉動中心上，即第一支鏈上端點A1、第二支鏈上端點A2、第三支鏈上端點A3、第四支鏈上端點A4、第五支鏈上端點A5和第六支鏈上端點A6；然后將下圓盤上的六個圓球映射到六根支鏈另一端的萬向節的轉動中心上，即第一支鏈下端點B1、第二支鏈下端點B2、第三支鏈下端點B3、第四支鏈下端點B4、第五支鏈下端點B5和第六支鏈下端點B6；最后連接第一支鏈上端點A1與第一支鏈下端點B1形成A1B1線，連接第二支鏈上端點A2與第二支鏈下端點B2形成A2B2線，連接第三支鏈上端點A3與第三支鏈下端點B3形成A3B3線，連接第四支鏈上端點A4與第四支鏈下端點B4形成A4B4線，連接第五支鏈上端點A5與第五支鏈下端點B5形成A5B5線，連接第六支鏈上端點A6與第六支鏈下端點B6形成A6B6線。

3.根據權利要求1所述的基于六自由度并聯機構的長骨虛擬與現實復位配準方法，其特征在于所述路徑復位處理步驟為：

第一步：利用迭代最近點算法ICP將近端標記點圖像配準重合至患側復位標準圖像上，得到近端轉換矩陣T1=cosαcosβcosγ-sinαsinγ-cosαcosβsinγ-sinαcosγcosαsinβlsinαcosβcosγ+cosαsinγ-sinαcosβsinγ+cosαcosγsinαsinβm-sinβcosγsinβsinγcosβn0001,]]>其中，α表示近端標記點圖像沿X軸旋轉的角度，β表示近端標記點圖像沿Y軸旋轉的角度，γ表示近端標記點圖像沿Z軸旋轉的角度，l表示近端標記點圖像沿X軸的移動距離，m表示近端標記點圖像沿Y軸的移動距離，n表示近端標記點圖像沿Z軸的移動距離；

第二步：利用迭代最近點算法ICP將遠端標記點圖像配準重合至患側復位標準圖像上，得到遠端轉換矩陣

T2=cosα′cosβ′cosγ′-sinα′sinγ′-cosα′cosβ′sinγ′-sinα′cosγ′cosα′sinβ′l′sinα′cosβ′cosγ′+cosα′sinγ′-sinα′cosβ′sinγ′+cosα′cosγ′sinα′sinβ′m′-sinβ′cosγ′sinβ′sinγ′cosβ′n′0001,]]>

其中，α′表示遠端標記點圖像沿X軸旋轉的角度，β′表示遠端標記點圖像沿Y軸旋轉的角度，γ′表示遠端標記點圖像沿Z軸旋轉的角度，l′表示遠端標記點圖像沿X軸的移動距離，m′表示遠端標記點圖像沿Y軸的移動距離，n′表示遠端標記點圖像沿Z軸的移動距離。