[發明專利]髖關節脫位三聯截骨術坐骨截骨3D打印導航系統及方法

有效

• 申請號: 202011204794.5
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112353493B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李軍
• 申請（專利權）人: 安徽醫科大學第二附屬醫院
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;A61B34/20;A61B17/15;A61B17/16;A61B17/17
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種髖關節脫位三聯截骨術坐骨截骨3D打印導航系統，其特征在于，所述髖關節脫位三聯截骨術坐骨截骨3D打印導航系統包括：

髖關節固定模塊，與中央控制模塊連接，用于通過髖關節固定裝置進行髖關節的固定；

圖像采集模塊，與中央控制模塊連接，用于通過攝像頭采集經固定的髖關節的圖像；

圖像分析模塊，與中央控制模塊連接，用于通過圖像分析程序進行采集的髖關節圖像的分析，并生成髖關節圖像分析報告；

中央控制模塊，與髖關節固定模塊、圖像采集模塊、圖像分析模塊、髖關節模型構建模塊、支撐點確定模塊、支撐點定位模塊、髖關節支撐模塊、截骨角度確定模塊、截骨角度調整模塊、截骨導航模塊、評價模塊、模擬截骨模塊、驅動模塊連接，用于通過中央處理器控制各個模塊的正常運行；

髖關節模型構建模塊，與中央控制模塊連接，用于通過髖關節模型構建程序根據髖關節圖像分析報告進行髖關節3D打印導航模型的構建；

支撐點確定模塊，與中央控制模塊連接，用于通過支撐點確定程序依照圖像分析結果在采集的圖像中進行支撐點確定；

支撐點定位模塊，與中央控制模塊連接，用于通過支撐點定位程序依照在圖像中確定的支撐點進行髖關節上支撐點的定位；

髖關節支撐模塊，與中央控制模塊連接，用于通過髖關節支撐架進行髖關節各支撐點的支撐；

截骨角度確定模塊，與中央控制模塊連接，用于通過角度確定程序根據髖關節3D打印導航模型確定截骨角度；

截骨角度調整模塊，與中央控制模塊連接，用于通過調整程序對截骨角度進行調整；

截骨導航模塊，與中央控制模塊連接，用于通過截骨導航裝置根據各髖關節上支撐點的定位信息進行髖關節脫位三聯截骨術坐骨模擬截骨的導航，并生成模擬截骨方案；

評價模塊，與中央控制模塊連接，用于通過評價程序對模擬截骨方案進行評價，并生成最終模擬截骨方案；

模擬截骨模塊，與中央控制模塊連接，用于通過模擬截骨程序根據最終模擬截骨方案對髖關節3D打印導航模型進行模擬截骨；

驅動模塊，與中央控制模塊連接，用于通過驅動器進行驅動；

利用所述髖關節脫位三聯截骨術坐骨截骨3D打印導航系統的髖關節脫位三聯截骨術坐骨截骨3D打印導航方法包括以下步驟：

步驟一，通過髖關節固定模塊利用髖關節固定裝置進行髖關節的固定；通過圖像采集模塊利用攝像頭采集經固定的髖關節的圖像；通過圖像分析模塊獲取髖關節不同角度的兩個圖像，分別定義為第一圖像和第二圖像；利用圖像分析程序分別處理第一圖像和第二圖像并獲得對應的第一圖像的第一參數和第二圖像的第二參數，并輸出所述第一參數和第二參數；

步驟二，對髖關節位置和所述攝像頭之間的距離進行測量，以針對所述輸出的第一參數和第二參數為基礎從針對所述髖關節位置的圖像中選擇至少兩個特征點；以所述測量的距離為基礎計算針對所述髖關節拍攝預先存儲的原始圖像的相對大小，得到原始圖像與采集圖像的比例；

步驟三，將所述髖關節圖像中包含的結構信息依照步驟二所得到的比例進行髖關節規格的計算實現對采集的髖關節圖像的分析，并生成髖關節圖像分析報告；通過中央控制模塊利用中央處理器控制所述髖關節脫位三聯截骨術坐骨截骨3D打印導航系統各個模塊的正常運行；

步驟四，通過髖關節模型構建模塊根據在圖像分析中確定的特征點，為所述特征點構建描述子得到特征點的描述子；在所述第一圖像和所述第二圖像中，根據所述特征點的描述子尋找出相匹配的特征點，建立匹配關系得到視差圖；利用所述視差圖、利用攝像頭的內參數和外參數，獲得所述特征點對應空間點的空間位置，利用髖關節模型構建程序根據髖關節圖像分析報告構建髖關節3D打印導航模型；

步驟五，通過支撐點確定模塊利用支撐點確定程序依照圖像分析結果在采集的圖像中進行支撐點確定；通過支撐點定位模塊利用支撐點定位程序依照在圖像中確定的支撐點進行髖關節上支撐點的定位；通過髖關節支撐模塊利用髖關節支撐架進行髖關節各支撐點的支撐；

步驟六，通過截骨角度確定模塊利用角度確定程序根據髖關節3D打印導航模型確定截骨角度；檢測截骨裝置的實際位置信息，通過截骨角度調整模塊根據接收到的所述截骨裝置的實際位置信息與預先確定的角度信息計算偏移量；利用調整程序根據所述偏移量，調整截骨裝置的位置，使調整后的截骨裝置的位置處于預先設定的標準位置；

步驟七，通過截骨導航模塊利用截骨導航裝置根據各髖關節上支撐點的定位信息進行髖關節脫位三聯截骨術坐骨截骨的導航，并生成模擬截骨方案；通過評價模塊利用評價程序對模擬截骨方案進行評價，并生成最終截骨方案；通過模擬截骨模塊利用模擬截骨程序根據最終截骨方案對髖關節3D打印導航模型進行模擬截骨；通過驅動模塊利用驅動器進行驅動，使用截骨裝置按照確定的角度進行髖關節的截骨。