[發明專利]基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治裝置及方法

在審

• 申請號: 201710819421.0
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107638204A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 王若林;朱道佩;桑農
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: A61B17/3211
• 分類號: A61B17/3211
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

1.一種基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治裝置，其特征在于：包括三維掃描裝置(2)、微型手術刀(4)、圖像顯示模塊(6)、液壓控制模塊(7)、刀刃方向控制模塊(8)、控制系統(9)；

所述三維掃描裝置(2)通過導線與所述控制系統(9)連接，所述控制系統(9)分別通過導線與圖像顯示模塊(6)、所述液壓控制模塊(7)、刀刃方向控制模塊(8)連接；所述液壓控制模塊(7)、刀刃方向控制模塊(8)分別通過導線與所述微型手術刀(4)連接；

所述三維掃描裝置(2)首先對待檢測斜方肌組織(1)進行三維掃描，并將結果傳輸到所述控制系統(9)，經處理后得到損傷發生前后各個預設點的坐標；然后通過所述液壓控制模塊(7)、刀刃方向控制模塊(8)控制所述微型手術刀(4)工作，掃描情況及工作情況實時顯示在所述圖像顯示模塊(6)中。

2.根據權利要求1所述的基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治裝置，其特征在于：所述三維掃描裝置(2)包括掃描鏡頭(3)、存儲盒(5)和兩個掃描曲面(17)；所述兩個掃描曲面(17)對稱設置在所述存儲盒(5)外壁上，兩個掃描曲面(17)內表面和存儲盒(5)的上表面均設置有掃描鏡頭(3)；三維掃描裝置(2)工作時，兩個掃描曲面(17)和存儲盒(5)開始旋轉，從而實現對待檢測斜方肌組織(1)的三維掃描。

3.根據權利要求2所述的基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治裝置，其特征在于：所述存儲盒(5)由4個環組成，每個環上均設置有若干套管(18)和若干掃描鏡頭(3)；每個套管(18)中均設置有所述微型手術刀(4)；每個環均能旋轉，從而實現微型手術刀(4)的位置調整和掃描鏡頭(3)的掃描。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治裝置，其特征在于：所述微型手術刀(4)包括刀頭部和刀身部；所述刀頭部由刀刃(10)、光纖傳感器(11)、微型攝像頭(12)組成，所述刀身部由刀身(14)、細管(15)、液體(16)組成；所述刀頭部和刀身部通過伸縮裝置(13)連接在一起；

所述刀刃(10)設置在所述刀頭部端面上，所述光纖傳感器(11)設置在刀刃(10)后面，用于監測刀刃(10)在行進過程中遇到的阻力，然后將阻力大小傳給液壓控制模塊(7)，形成反饋機制；所述微型攝像頭(12)設置在所述刀頭部外壁上，通過導線與所述控制系統(9)連接；所述刀身(14)內部設置有細管(15)，所述液壓控制模塊(7)向細管(15)中注入液體(16)，為刀刃(10)的行進提供動力；所述刀刃方向控制模塊(8)通過調節上下兩個伸縮裝置(13)的伸長量實現刀刃方向的實時控制。

5.根據權利要求4所述的基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治裝置，其特征在于：所述刀頭部采用高強度鋼制作而成，有直型和曲線型式；所述刀刃(10)長度為0.05～5mm；所述光纖傳感器(11)的表面設置有0.02～0.03mm的防水涂膜(19)；所述刀身(14)采用軟體材料制作而成，能折疊，當微型手術刀(4)沒有工作時，能通過伸縮裝置(13)藏在存儲盒(5)中的套管(18)內。

6.一種基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過對人體斜方肌的三維掃描，建立斜方肌的數字化模態坐標；

步驟2：對斜方肌進行三維網格劃分；

步驟3：計算斜方肌未發生病變時預設點的曲率；

步驟4：確定斜方肌發生病變的位置；

步驟5：自動診治。

7.根據權利要求6所述的基于模態坐標的膝關節內側副韌帶損傷自動診治方法，其特征在于：步驟2中，首先，將斜方肌在數字化模態坐標的長、寬和高三個方向上分別分成m份、n份和p份，斜方肌被分成m×n×p份；接著，將每一份單元體的8個頂點設為預設點；假設斜方肌在數字化模態坐標的三個方向上的長度分別為l₀、h₀和t₀，則每一份單元體在數字化模態坐標的三個方向上的長度分別為l₁＝l₀/m、h₁＝h₀/n和t₁＝t₀/p，形狀不規則的單元體除外。