[發明專利]一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010912346.4
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN111887908A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 趙金忠;王少白;蔣佳;燕曉宇;侯堯;周武建;李軍軍;伍晨亮;葉梓鵬;鄭智
• 申請（專利權）人: 上海卓夢醫療科技有限公司;上海市第六人民醫院
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00;A61B34/10;A61B34/30;A61B90/00
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳軼淳

本發明實施例公開了一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法，關節鏡手術系統，用于觀察待手術關節內部結構，并實時監控前交叉韌帶重建手術過程；采點建模系統，與關節鏡手術系統連接，依據待手術關節內部結構定位隧道的位置，構建隧道空間路徑模型；機械臂定位系統，與采點建模系統連接，依據隧道空間路徑模型，對隧道進行物理輔助定位，為前交叉韌帶重建手術提供導向，本發明通過關節鏡手術系統觀察關節內部結構，并精準觀察手術的整個過程，通過采點建模系統，并構建隧道空間路徑模型，模擬出隧道路徑，進而通過機械臂定位系統輔助術者用導針一次性建立脛骨隧道和股骨隧道，降低手術難度，提高手術質量和效率。

技術領域

本發明涉及輔助醫療手術領域，尤其涉及一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法。

背景技術

膝關節是人體最復雜的關節之一，膝關節韌帶損傷是運動醫學的常見病，為避免膝關節不穩進一步發展成骨關節炎等不良后果，應對斷裂的韌帶及時重建。膝關節韌帶重建通常涉及診斷性關節鏡檢查、切取準備韌帶移植物、建立以韌帶解剖附著點為出入口的骨隧道、移植物的植入和固定，其中建立用于固定重建韌帶的骨隧道是手術的重點和難點。以最常見的前交叉韌帶重建手術為例，理論上，根據前交叉韌帶在股骨和脛骨上的兩個附著點就可以確定出一條直線，兩端都走行于骨質內；然而，經脛骨隧道達到股骨隧道解剖定點的方法對術者的空間定位感要求極高，對于缺乏經驗的術者來說不易完成。現有的手術導航系統可以將足印區定位過程可視化，輔助術者調整至合適的定位器鉤端位置和導針角度，但總體精度仍有待提高。隨著近年機器人導航手術技術的研發和應用，機械臂輔助定位有望成為經脛骨隧道準確建立股骨隧道的可靠保障，有助于消除技術壁壘。同樣地，在其他膝關節韌帶重建手術中，將導航系統和機械臂空間定位相結合可以降低手術難度、提高手術質量和精度以及推廣新技術。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種膝關節韌帶重建智能控制系統及方法，解決以上技術問題。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種膝關節韌帶重建智能控制系統，包括

關節鏡手術系統，用于觀察待手術關節內部結構，并實時監控前交叉韌帶重建手術過程；

采點建模系統，與所述關節鏡手術系統連接，依據所述待手術關節內部結構定位隧道的位置，構建隧道空間路徑模型；

機械臂定位系統，與所述采點建模系統連接，依據所述隧道空間路徑模型，對所述隧道進行物理輔助定位，為所述前交叉韌帶重建手術提供導向。

優選地，所述關節鏡手術系統包括空心棒，所述空心棒的內部固定有透鏡、光導纖維和攝像裝置，所述攝像裝置連接顯示裝置，所述空心棒連接一動力裝置，通過所述動力裝置將所述空心棒的一端導入所述關節內部。

優選地，所述采點建模系統包括探針、追蹤器和計算機，所述探針連接所述追蹤器，所述追蹤器連接所述計算機。

優選地，所述探針用于采集關節鏡下的多個采樣點，所述追蹤器將所述采樣點傳輸至所述計算機，多個所述采樣點構成采樣點集，所述計算機依據所述采樣點集構建三維坐標系和所述隧道空間路徑模型，并依據預定算法確定脛骨和股骨隧道內口的位置。

優選地，所述機械臂定位系統包括機械臂，所述機械臂的一端設置一空心套筒。

優選地，所述機械臂為七自由度機械臂。

優選地，所述空心套筒的內徑比所述隧道內徑大。

另外，依據上述所述的膝關節韌帶重建智能控制系統，本發明還提供一種膝關節韌帶重建智能控制方法，操作方法包括：

S100、在關節鏡系統的視線范圍內采集若干位置點，組成所述采樣點集，依據所述采樣點集建立三維坐標系；