[發明專利]一種并聯型骨外固定器

在審

• 申請號: 201810551459.9
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108670385A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 王國印;陳建文;孫昊;郭悅;周長林;林盛欣;董鑫宇
• 申請（專利權）人: 超微（上海）骨科醫院管理股份有限公司
• 主分類號: A61B17/66
• 分類號: A61B17/66;G06F17/16;G16H20/30
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 劉憲池

1.一種并聯型骨外固定器，所述并聯骨外固定器包括多個驅動桿，其特征在于，所述并聯型骨外固定器包括：

獲取模塊，用于獲取移動骨段上的對應點；

處理模塊，用于根據所述移動骨段上所述對應點的運動軌跡，獲取處方參數；

優化模塊，用于根據最優指標，對所述處方參數進行優化，獲取優化后的處方參數；

調節模塊，用于根據所述優化后的處方參數，調整所述多個驅動桿的長度；

其中所述最優指標包括所述處方參數的適應度最高；所述處方參數用于調節所述驅動桿的長度。

2.根據權利要求1所述的并聯型骨外固定器，其特征在于，所述獲取模塊具體用于：

從影像資料所包括的原始參數中，獲取醫生在X光片中標記的對應點。

3.根據權利要求2所述的并聯型骨外固定器，其特征在于，所述處理模塊具體用于：

建立所述并聯型骨外固定器執行機構對應的數學模型；所述數學模型用于描述所述移動骨在三維空間的位置信息以及運動信息；

通過直角坐標路徑控制法對所述移動骨段進行直線軌跡規劃，獲取所述移動骨段的位置姿態參數；

根據所述移動骨段的位置姿態參數，獲取所述多個驅動桿的長度參數。

4.根據權利要求3所述的并聯型骨外固定器，其特征在于，所述處理模塊具體用于：

以參考環中心為原點建立局部坐標系{B}，以移動環中心為原點建立局部坐標系{P},以參照骨段的“起始點”為原點建立全局坐標系{U}；

讀取并聯型骨外固定器六根驅動桿桿長的初始值：L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆，利用位姿正解算法計算出動平臺(移動環)相對于靜平臺(參照環)的初始位姿，用位姿矩陣表示：

式中，表示動平臺坐標{P}相對于靜平臺坐標{B}的姿態轉換矩陣，³P₄表示{P}坐標原點相對于{B}坐標系的位置；

測得正位圖像、側位圖像的角度均為多個軸向的合成角，其中，設繞固定軸X-Y-Z的轉角為α'、β'和γ'，從測量的畸形參數中得到：

式中，cα＝cosα，sα＝sinα，cβ＝cosβ，sβ＝sinβ，cγ＝cosγ，sγ＝sinγ

令

聯立式(2)和(3)得解的結果如下：

(1)cosβ'≠0則：

α'＝Atan2(r₂₃,r₃₃)

γ'＝Atan2(r₁₂,r₁₁)

(2)β'＝±90°則：

α'＝0

γ'＝±Atan2(r₂₁,r₂₂)

其中，Atan2(y,x)表示雙變量反正切函數，x和y的符號確定角度所在的象限，上式解出的[a',β',γ']^T即為實際中骨外固定器繞X、Y、Z軸的旋轉量。

從測量的框架參數中得到參照環相對于參照骨的位姿矩陣，用表示，得到移動環相對于參照骨的位姿矩陣：

將以移動環中心、移動骨段所述對應點為原點建立的局部坐標系{P}、{V}擬合到全局坐標系得到移動環相對于移動骨的位姿矩陣:

式中，表示移動骨相對于參照骨的位姿矩陣，由變量[x y z α',β',γ']構成，其中[x y z]和[α',β',γ']分別表示所述對應點相對于“起始點”在三個方向上的位移偏移量以及在三個方向的旋轉角度。