[發明專利]桿狀手持操作裝置及其力和位置同步測量的方法

有效

• 申請號: 201911121458.1
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110811808B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 趙春鵬;孫旭;趙向蕊;許珂;朱罡
• 申請（專利權）人: 北京積水潭醫院
• 主分類號: A61B17/88
• 分類號: A61B17/88;A61B34/20;A61B90/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 譚云

本發明涉及醫療領域，提供桿狀手持操作裝置及其力和位置同步測量的方法。桿狀手持操作裝置包括桿狀件、鎖緊夾頭、光學跟蹤器、手柄、力傳感器、環抱式連接件以及光電跟蹤設備，所述鎖緊夾頭的一端連接在所述桿狀件的末端，所述光學跟蹤器安裝在所述鎖緊夾頭上，所述手柄與所述力傳感器的一端連接，所述力傳感器的另一端通過環抱式連接件與所述鎖緊夾頭的另一端連接，所述光電跟蹤設備用于獲得所述光學跟蹤器的位置坐標。本發明能夠對骨盆位置及把持力進行同步測量，從而輔助醫生進行骨盆骨折復位操作，提高手術精度。

技術領域

本發明涉及醫療技術領域，尤其涉及桿狀手持操作裝置及其力和位置同步測量的方法。

背景技術

骨盆骨折多見于交通事故、高處墜落、塌方、地震等自然災害，是一種嚴重的高能量損傷。骨盆骨折的損傷特點是骨盆環的破裂和骨折斷端的移位，因此，手術治療的第一步也是最重要的一步就是骨折的復位。在骨折復位手術中，需要將把持針有創的植入骨盆，醫生通過手持把持針對骨盆位置進行移動調整，骨盆骨折復位不僅是一個幾何拼合的過程，更是一個力學過程，在復位過程中不僅存在較大的肌肉、韌帶牽拉阻力，還可能會出現骨折線位置結構發生擠壓、摩擦等問題，在某些運動方向產生較大阻力，影響骨折復位過程，目前臨床復位操作主要依賴醫生“手感”，而這種手法經驗難以量化表達。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明實施例提出一種桿狀手持操作裝置及其力和位置同步測量的方法，以對骨盆位置及把持力進行同步測量，從而輔助醫生進行骨盆骨折復位操作，提高手術精度。

本發明實施例提供一種桿狀手持操作裝置，可以用于骨盆復位，其包括桿狀件、鎖緊夾頭、光學跟蹤器、手柄、力傳感器、環抱式連接件以及光電跟蹤設備，所述鎖緊夾頭的一端連接在所述桿狀件的末端，所述光學跟蹤器安裝在所述鎖緊夾頭上，所述手柄與所述力傳感器的一端連接，所述力傳感器的另一端通過環抱式連接件與所述鎖緊夾頭的另一端連接，所述光電跟蹤設備用于獲得所述光學跟蹤器的位姿。

本發明的一個實施例，所述光學跟蹤器包括至少三個呈角度設置的支桿和分別設于所述支桿端部的光學球體，當然，光學球體還可以設置在除了端部的其他位置。

本發明的一個實施例，還包括消毒膜，所述力傳感器與所述鎖緊夾頭連接的一端連接有連接件，所述力傳感器通過連接件與所述鎖緊夾頭連接，所述連接件與所述鎖緊夾頭通過環抱式連接件連接，所述消毒膜用于套設在所述手柄、力傳感器以及所述連接件上。

本發明實施例還提供一種所述桿狀手持操作裝置的力和位置同步測量的方法，包括步驟：

在空間中，建立世界坐標系，通過光電跟蹤設備獲得光學跟蹤器在世界坐標系中的位姿；計算光學跟蹤器坐標系與世界坐標系的變換矩陣M1；

在把持手柄進行操作時，通過力傳感器對桿狀件的受力進行測量及數據采集，計算力傳感器坐標系與世界坐標系之間的變換矩陣M；

通過坐標變換，將桿狀件的力與位置的坐標系統一。

本發明的一個實施例，所述將桿狀件的力與位置的坐標系統一的方法為：

桿狀件在光學跟蹤器坐標系中的坐標(Xn_t，Yn_t，Zn_t)，通過坐標變換，計算出桿狀件在世界坐標系中的坐標(Xn_w，Yn_w，Zn_w)：

力傳感器實時測量的力在其坐標系中為(F_X’，F_Y’，F_Z’)，將其通過坐標變換，轉換到世界坐標系中為(F_X，F_Y，F_Z)：

對桿狀件的位置及受力進行實時顯示。