[發(fā)明專利]一種機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011443374.2
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112568995A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘆穎僖;侯禮春;胡秋原
• 申請（專利權(quán)）人: 南京凌華微電子科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 龔擁軍

1.一種機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：選擇骨鋸的工作點為固定點，并繞此固定點旋轉(zhuǎn)骨鋸；

步驟2：利用線性回歸擬合的方法進(jìn)行球擬合，進(jìn)行球擬合后由球的半徑得到了標(biāo)志點與工作點的相對位置，在骨鋸上建立骨鋸坐標(biāo)系，確定骨鋸工作點在器械坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，步驟2利用線性回歸擬合的方法進(jìn)行球擬合具體包括以下步驟：以鋸片固定點為支點旋轉(zhuǎn)骨鋸得到一系列位于同一球面上的三維空間點為標(biāo)志點，每一個標(biāo)志點經(jīng)旋轉(zhuǎn)后得到的復(fù)制點均處于同一球面上；由一系列位于同一球面的三維空間點坐標(biāo)擬合出球的參數(shù)：球心坐標(biāo)及球的半徑；球心坐標(biāo)即骨鋸的鋸片定位點在實際坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；而球的半徑即鋸片定位點與標(biāo)志點的距離；給定一系列位于同一球面上的三維空間點求得這些三維空間點所在的球面：(x-a)²+(y-b)²+(z-c)²＝r²，其中(a，b，c)為球心坐標(biāo)，r為球的半徑；m和k是數(shù)字序列目標(biāo)終點。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，利用線性回歸擬合方法在每次迭代后調(diào)整球心位置與球半徑大小Li，以使能量函數(shù)E最小，所述能量函數(shù)為：

其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，若要能量函數(shù)最小，則要求各偏導(dǎo)數(shù)均為零，即：

對L_i中各變量求偏導(dǎo)數(shù)可得：

將式(4)代入式(3)，可以得到三個以a，b，c為變量的非線性函數(shù)：

其中：

給定迭代初值，利用線性回歸擬合方法進(jìn)行球擬合的過程可用式(7)表示：

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，式(7)所示的迭代過程是收斂的，每次迭代完成后，計算能量函數(shù)E的大小，若能量函數(shù)的值不滿足要求則循環(huán)迭代，若其值滿足要求時則循環(huán)中止。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，對于骨鋸坐標(biāo)系，可知骨鋸坐標(biāo)系的原點O在實際坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值即為骨鋸坐標(biāo)系相對于實際坐標(biāo)系的平移向量，骨鋸坐標(biāo)系原點O的坐標(biāo)可表示為：

m1為骨鋸標(biāo)志點1，m2為骨鋸標(biāo)志點2，m3為骨鋸標(biāo)志點3，m1m2為m1點到m2點的方向，m1m3為m1點到m3點的方向，||m1m2||為m1到m2的距離，其中λ代表骨鋸標(biāo)志點m1與骨鋸坐標(biāo)系原點O之間的距離。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人輔助手術(shù)的骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，骨鋸坐標(biāo)系相對于實際坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣可由式(9)表達(dá)：

其中n_x，n_y和n_z為使用實際坐標(biāo)系的坐標(biāo)值表達(dá)的骨鋸坐標(biāo)系三個坐標(biāo)軸的單位向量。