[發明專利]基于雙目標定的膝關節置換手術導航方法、系統及設備

有效

• 申請號: 202211636255.8
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN115607286B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 魯通
• 申請（專利權）人: 北京維卓致遠醫療科技發展有限責任公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61F2/46
• 代理公司: 北京預立生科知識產權代理有限公司 11736
• 代理人: 李紅偉

1.基于雙目標定的膝關節置換手術導航設備，其特征在于，所述設備包括：存儲器和處理器；

所述處理器用于調用程序指令，當程序指令被執行時，用于執行實現基于雙目標定的膝關節置換手術導航方法，具體步驟包括：

獲取參考架圖像，根據所述參考架圖像得到實時的參考架的空間位姿信息，其中，所述參考架包括第一參考架和第二參考架；

基于所述參考架圖像完成股骨手術區域注冊和脛骨手術區域注冊，具體步驟如下：

所述股骨手術區域注冊，包括：

將第一參考架固定于股骨，周轉手術腿，根據第一參考架的空間位姿信息，確定股骨頭中心點；

將第二參考架置于股骨髁中心點以確定股骨髁中心點；

基于股骨頭中心點、股骨髁中心點，獲得股骨的機械軸；

基于第二參考架的軸線、股骨頭中心點、股骨髁中心點，得到股骨的坐標系；

將第二參考架的軸線與股骨的懷特線對齊以確定矢狀位，基于所述矢狀位、機械軸獲得股骨切割角度；

將第二參考架在股骨內外髁移動以確定股骨內外髁最遠端；

基于假體信息和股骨內外髁最遠端計算得到股骨切割深度；

輸出所述股骨切割角度和股骨切割深度引導股骨髁切割；

所述脛骨手術區域注冊，包括：

將第一參考架固定于脛骨；

將第二參考架置于脛骨內外踝點，確定脛骨內外踝點；

將第二參考架置于脛骨平臺中心點以確定脛骨平臺中心點；

基于所述脛骨平臺中心點、脛骨內外踝點，得到脛骨的機械軸；

基于所述脛骨平臺中心點、脛骨內外踝點和第二參考架的軸線，得到基于脛骨建立的標準坐標系；

將第二參考架的軸線與脛骨的AP面對齊以確定矢狀位，基于所述矢狀位、機械軸獲得脛骨切割角度；

將第二參考架置于脛骨內外上關節面最凹點以確定脛骨內外上關節面最凹點；

基于假體信息和脛骨內外上關節面最凹點計算得到脛骨切割深度；

輸出所述脛骨切割角度和脛骨切割深度引導脛骨切割。

2.根據權利要求1所述的基于雙目標定的膝關節置換手術導航設備，其特征在于，所述獲取參考架圖像，根據所述參考架圖像得到實時的參考架的空間位姿信息的具體方法為：通過左右兩個相機分別獲取參考架圖像，基于所述參考架圖像生成特征點，計算出特征點的三維空間坐標和空間位姿，基于特征點的三維空間坐標和空間位姿計算出參考架的空間位姿信息。

3.根據權利要求2所述的基于雙目標定的膝關節置換手術導航設備，其特征在于，所述特征點基于所述參考架圖像的關鍵特征檢測生成，具體的過程是基于左右兩個相機的雙目空間射線焦點進行空間位置的定位計算，逐點遍歷所述參考架圖像中的像素點，通過查找是否存在指定的特殊形狀，來匹配生成。

4.根據權利要求1所述的基于雙目標定的膝關節置換手術導航設備，其特征在于，所述股骨手術區域和脛骨手術區域通過對獲取的參考架圖像進行輪廓檢測實現股骨手術區域和脛骨手術區域特征點的識別與匹配，定位得到。

5.根據權利要求1所述的基于雙目標定的膝關節置換手術導航設備，其特征在于，所述股骨切割深度，通過探針點云方式測量并確定股骨內外髁最遠端，即股骨內外髁最凸處點所在所述股骨的坐標系的相對坐標位置，再計算所述股骨內外踝最遠端與所述假體信息中的假體厚度的差，得到股骨切割深度。

6.根據權利要求1所述的基于雙目標定的膝關節置換手術導航設備，其特征在于，所述脛骨切割深度，通過測量并確定脛骨內外上關節面最凹處點所在所述基于脛骨建立的標準坐標系中的相對位置，再計算所述脛骨內外上關節面最凹處點與所述假體信息中的假體厚度的差，得到脛骨切割深度。

7.根據權利要求1所述的基于雙目標定的膝關節置換手術導航設備，其特征在于，所述股骨切割角度通過將第二參考架放在切割塊所在切割面的卡槽里，基于所述股骨的坐標系進行自動計算所述切割面與所述矢狀位的夾角得到。