基于虚拟标志点的关节面运动跟踪测量方法技术

基于虚拟标志点的关节面运动跟踪测量方法属于膝关节置换技术领域，其特征在于通过预先分别在相对运动的股骨和胫骨的关节面上各自定义一系列虚拟标志点，并建立虚拟标志点与固结在所述骨骼上的可跟踪标志架之间的坐标变换关系，再用光学三维运动测量装置对可跟踪标志架进行轨迹跟踪测量，并通过坐标变换得到各个虚拟标志点的运动轨迹，从而实现对所述虚拟标志点所代表的关节面相对运动进行跟踪测量。本发明专利技术准确地反映关节面的相对运动，为临床上关节置换术和关节运动分析提供了定量化的信息。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
基于虚拟标志点的关节面运动跟踪测量方法，其特征在于所述方法是在一个由光学三维运动跟踪测量装置的控制器数据输出端口向计算机提供测量数据，并依次按以下步骤实现的：　步骤（１）在股骨和胫骨上分别固结一个可跟踪标志架，所述可跟踪标志架是一个固结有多个红外发光管的刚性标志架，所述多个红外发光管各自的位置能被所述光学三维运动跟踪测量装置机所跟踪测量，因此可分别定义两个分别附着于股骨和胫骨可跟踪标志架上的坐标系；　步骤（２）所述计算机通过所述控制器和所述光学三维运动跟踪测量装置采集所述股骨坐标系的原点在全局坐标系中的坐标［ｉ］↑Ｔ↓［ｆ］和股骨坐标系的方向［ｉ］↑Ｒ↓［ｆ］，以及胫骨坐标系的原点在全局坐标系中的坐标［ｊ］↑Ｔ↓［ｔ］和胫骨坐标系的方向［ｊ］↑Ｒ↓［ｔ］，所述全局坐标系是由光学三维运动跟踪测量装置所确定的，用于测量股骨关节面和胫骨关节面之间相对位置和相对运动的世界坐标系；　步骤（３）在所述股骨骨骼、胫骨骨骼的关节面上分别用三维测量探针进行接触式的点选，建立不少于一个虚拟标志点，所述三维测量探针上固定有能被所述的光学三维运动跟踪测量装置所跟踪的多个红外发光二极管，从而可以实时确定探针尖端的位置。通过点选得到股骨或胫骨上对应各个虚拟标志点的探针尖端在所述全局坐标系中的三维位置［ｉ］↑Ｐ↓［ｐｆ］，或［ｊ］↑Ｐ↓［ｐｔ］，下标ｐｆ指的是在所述股骨上的位置，下标ｐｔ指的是在所述胫骨上的位置，并输入所述计算机中，再按下式把所述各探针尖端的三维位置分别变换到对应的所述股骨坐标系的和胫骨坐标系中：　对应于股骨：　［ｉ］↑Ｐ↓［ｒｆ］＝［ｉ］↑Ｐ↓［ｆ］↑［－１］.［ｉ］↑Ｐ↓［ｐｆ］－［ｉ］↑Ｔ↓［ｆ］　所述［ｉ］↑Ｐ↓［ｒｆ］既是股骨上的探针尖端也是其对应的所述虚拟标志点在所述股骨坐标系上的三维位置，　对应于胫骨：　［ｊ］↑Ｐ↓［ｒｔ］＝［ｊ］↑Ｒ↓［ｔ］↑［－１］.［ｊ］↑Ｐ↓［ｐｔ］－［ｊ］↑Ｔ↓［ｔ］　所述［ｊ］↑Ｐ↓［ｒｔ］既是胫骨上的探针尖端也是其对应的虚拟标志点在所述胫骨坐标系上的三维位置，　其中：［ｉ］↑Ｔ↓［ｆ］，［ｊ］↑Ｔ↓［ｔ］分别是点选虚拟标志点［ｉ］↑Ｐ↓［ｒｆ］，和［ｊ］↑Ｐ↓［ｐｔ］时，所对应的股骨坐标系和胫骨坐标系的原点在所述全局坐标系中的空间位置。［ｉ］↑Ｒ↓［ｆ］和［ｊ］↑Ｒ↓［ｔ］分别是点选虚拟标志点［ｉ］↑Ｐ↓［ｒｆ］，和［ｊ］↑Ｐ↓［ｐｔ］时所对应的股骨坐标系和胫骨坐标系的空间旋转矩阵...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王广志，丁辉，朱忠林，刘文博，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]