[發明專利]用于髓內釘固定手術的鉆頭定位器及其配準方法

有效

• 申請號: 201910565732.8
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110215261B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 陳曉軍;高姚;秦春霞;王秋根;王會祥
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B17/17
• 分類號: A61B17/17;A61B17/72;A61B17/92;A61B34/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

1.一種用于髓內釘固定手術的鉆頭定位器，其特征在于，包括傳感器模塊、鉆頭固定模塊，以及和鉆頭固定模塊相配套的保護殼體模塊，所述鉆頭固定模塊為圓盤形，圓心設有第一通孔，鉆頭固定模塊的正面設有空心圓錐形的鉆頭支撐單元，鉆頭固定模塊的背面安裝保護殼體模塊，保護殼體模塊的中心設有第二通孔，傳感器模塊安裝在鉆頭固定模塊和保護殼體模塊之間，傳感器模塊的中心設有第三通孔，鉆頭依次穿過第二通孔、第三通孔、第一通孔和鉆頭支撐單元在骨頭上鉆孔；所述鉆頭固定模塊上還設有配準線，所述的配準線包括軸線、經線和緯線，多條軸線設置在所述鉆頭支撐單元的表面上，多條經線和緯線設置在鉆頭固定模塊的正面，所述緯線為不規則環線；

所述髓內釘固定手術的鉆頭定位器的配準方法為：

S1、通過定位探針沿著鉆頭定位器上的配準線移動拾取一系列點云，將點云和定位器STL模型的頂點集合進行ICP配準獲得定位器配準矩陣，其具體過程為：

S11、獲取定位探針在鉆頭定位器實體表面緩慢沿著配準線移動的點云信息，設為點集P，定位器STL模型頂點集合設為點集Z；

S12、計算點集P中的每一個點在點集Z中的對應近點；

S13、求得使上述對應點對平均距離最小的剛體變換，求得平移矩陣R和旋轉矩陣t；

S14、對點集Z使用平移矩陣R和旋轉矩陣t，得到新的變換點集Q；

S15、判斷新的變換點集Q與點集P是否滿足兩點集的平均距離小于給定閾值函數，若是則停止迭代計算；若否則新的變換點集Q作為新的P繼續迭代，直到達到目標閾值函數的要求；

S2、將髓內釘坐標系設置為參考坐標系，根據剛體配準矩陣和定位器配準矩陣進行坐標轉化，計算并顯示定位器實體在髓內釘坐標系下的位置姿態信息。

2.根據權利要求1所述的用于髓內釘固定手術的鉆頭定位器，其特征在于，所述的配準線采用V型槽。

3.根據權利要求1所述的用于髓內釘固定手術的鉆頭定位器，其特征在于，所述的保護殼體模塊上設有空心圓柱形的保護塊，該保護塊穿過第三通孔。

4.根據權利要求1所述的用于髓內釘固定手術的鉆頭定位器，其特征在于，所述的鉆頭固定模塊和保護殼體模塊可拆卸式連接，一個傳感器模塊與不同直徑的鉆頭固定模塊和保護殼體模塊配套使用。