[發明專利]骨科三維區域定位系統及方法

有效

• 申請號: 201711280820.0
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107898499B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王少白;張元智;蘭天
• 申請（專利權）人: 上海卓昕醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/10;A61B34/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種骨科三維區域定位系統，其特征在于，包括：定位機構，A組標定體，B組標定體，三維空間定位設備，CT掃描設備及控制裝置；

所述A組標定體相對固定在所述定位機構上，所述B組標定體相對固定在目標對象上；所述三維空間定位設備用以捕獲所述A組標定體與所述B組標定體的空間位置，形成A組標定體與B組標定體的三維位置關系；所述CT掃描設備用以掃描攜帶有所述B組標定體的目標對象，以獲得三維模型，所述三維模型包括有B組標定體部和目標對象部；

所述控制裝置接收所述A組標定體與B組標定體的三維位置關系、及所述三維模型，響應于控制指令而選定所述三維模型中目標對象部上的三維區域，根據所述三維區域與所述B組標定體部的三維位置關系、及所述A組標定體與B組標定體的三維位置關系，確定所述三維區域與所述A組標定體的三維位置關系，而生成位置關系數據，根據所述位置關系數據控制所述定位機構移動；

所述三維空間定位設備通過雙目立體視覺系統實現；

所述A組標定體和B組標定體均具有至少三個標定體，每組中的至少三個標定體之間共面而不共線；

所述控制裝置根據所述A組標定體建立第一坐標系，根據所述B組標定體建立第二坐標系；根據所述三維區域與所述B組標定體部的三維位置關系，將所述三維區域轉換到所述第二坐標系中；并根據所述A組標定體與B組標定體的三維位置關系，通過坐標系轉換將所述A組標定體、B組標定體及所述三維區域統一至同一全局坐標系下；

所述控制裝置根據三維空間定位設備測得的每組三個標定體的空間位置建立該組標定體局部O-XYZ坐標系，坐標中心X軸方向定義為方向,Y軸方向定義為方向，Z軸方向定義為方向；

所述全局坐標系為所述第一坐標系或第二坐標系；

所述控制裝置以B組標定體的a、b、c三個標定體建立第二坐標系O’x’y’z’，根據a、b、c三個標定體在三維模型的系統坐標系Oxyz中的位置，計算出系統坐標系Oxyz到第二坐標系O’x’y’z’的旋轉矩陣R以及平移向量T；

假設系統坐標系Oxyz中的點P(x,y,z)為在目標對象部上點選的一點，根據下面公式(1)計算出P點在坐標系O’x’y’z’中的位置：

P’(x’，y’，z’)＝R·(P(x，y，z)-T) (1)

將選中的三維區域網格化，將各網格點以上述公式(1)計算進行坐標轉換，從而將三維區域換到所述第二坐標系中。

2.如權利要求1所述的骨科三維區域定位系統，其特征在于，所述定位機構上安裝有手術工具，所述控制裝置根據所述位置關系數據控制所述定位機構動作，以帶動所述手術工具的待定位點移動至所述目標對象的三維區域實際位置處。

3.如權利要求2所述的骨科三維區域定位系統，其特征在于，所述手術工具為超聲骨刀；所述控制裝置根據網格化的三維區域定位各網格點實際位置，并控制所述定位機構動作，以帶動所述超聲骨刀的刀頭定點移動至各網格點實際位置或三維區域邊緣對應的網格點實際位置。