用于髋关节置换术下肢长度测量的手术上位机及手术系统技术方案

本申请提供一种用于髋关节置换术下肢长度测量的手术上位机及手术系统，涉及手术设备领域。一种手术上位机，包括：处理器；以及存储器，存储有第一程序，当所述第一程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述手术上位机的术中执行模式，所述术中执行模式包括：实时获取术中下肢医学图像，并基于所述术中下肢医学图像获取骨盆和股骨的术中三维模型；响应用户的操作，对骨盆和股骨分别进行配准以进行下肢长度测量；置换假体后，在所述术中三维模型上对用户选取的多个术中骨性点进行标注；基于所述多个术中骨性点计算并获取所述术中下肢长度。根据本申请的实施例，可在髋关节置换术中精确、实时地测量下肢长度变化。实时地测量下肢长度变化。实时地测量下肢长度变化。

【技术实现步骤摘要】
用于髋关节置换术下肢长度测量的手术上位机及手术系统


[0001]本申请涉及手术设备领域，具体而言，涉及一种用于髋关节置换术下肢长度测量的手术上位机及手术系统。

技术介绍

[0002]髋关节置换术(THA)是临床上用来治疗髋部疾病的常用方式，临床效果显著，是治疗严重髋关节疼痛、畸形、功能障碍的一种有效的临床术式，在国内外得到了广泛的开展。
[0003]但在THA术后，容易出现双下肢不等长(LLD)的并发症。LLD的出现可能会导致患者出现脊柱侧弯、骨盆倾斜、坐骨神经麻痹、腰背痛、假体松动、跛行等现象，不利于患者术后康复。因此，临床上对全髋关节置换术中的LLD现象高度重视。
[0004]现有技术中，为了预防LLD现象的出现，医生采用的常规方法包括使用卷尺和站立在手术前或手术后评估LLD。在术中，LLD通常是通过在患者仰卧时触诊股骨远端或踝关节来手动测量的，具有局限性，可能无法提供可靠的LLD测量值。其他方法如术中缝线法虽然操作简单、成本低，但可能会因为患者皮肤弹性、患肢放置位置变动等使结果出现误差。克氏针定位法虽然术后能有效控制患者肢体延长且操作简单，但其精度不高。
[0005]因此，需要一种操作简单、可靠、可重复的、精确度高的用于全髋关节置换术中的下肢长度测量方法或装置。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种用于髋关节置换术下肢长度测量的手术上位机及手术系统，无需使用额外工具及操作即可进行下肢长度测量，实现髋关节置换术中下肢长度变化的精确测量并实时显示测量结果，可兼容传统的手持导航系统和机器人辅助导航系统，防止双下肢不等长的出现。
[0007]根据本申请的一方面，提供一种手术上位机，分别与骨盆示踪器及股骨示踪器连接，用于髋关节置换手术中测量下肢长度并获取测量数据，所述测量数据包括实际下肢长度和术中下肢长度，所述手术上位机包括：处理器；以及存储器，存储有第一程序，当所述第一程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述手术上位机的术中执行模式，所述术中执行模式包括：实时获取术中下肢医学图像，并基于所述术中下肢医学图像获取骨盆和股骨的术中三维模型；响应用户的操作，对骨盆和股骨分别进行配准以进行下肢长度测量；置换假体后，在所述术中三维模型上对用户选取的多个术中骨性点进行标注；基于所述多个术中骨性点计算并获取所述术中下肢长度。
[0008]根据一些实施例，对骨盆和股骨进行配准包括粗配准和精配准。
[0009]根据一些实施例，所述粗配准包括：获取术前下肢医学图像，在所述术前下肢医学图像上对用户选取的多个第一图像配准点进行标注并获取图像坐标系坐标；对与所述多个第一图像配准点对应的骨面上的多个第一手术配准点进行标注并获取相机坐标系坐标；基于所述第一图像配准点的图像坐标系坐标和所述第一手术配准点的相机坐标系坐标，分别
获取图像坐标系与相机坐标系转换的骨盆粗配准矩阵和股骨粗配准矩阵。
[0010]根据一些实施例，所述精配准包括：对用户在骨面上选取的多个第二手术配准点进行标注并获取相机坐标系坐标；分别通过所述骨盆粗配准矩阵和所述股骨粗配准矩阵获取所述多个第二手术配准点对应的多个第二图像配准点并获取图像坐标系坐标；基于所述第二图像配准点的图像坐标系坐标和所述第二手术配准点的相机坐标系坐标，分别获取图像坐标系与相机坐标系转换的骨盆精配准矩阵和股骨精配准矩阵。
[0011]根据一些实施例，所述多个术中骨性点包括术中旋转中心、股骨远端中心、小粗隆和髂前上棘。
[0012]根据一些实施例，所述术中旋转中心为置换假体后的术中髋臼中心或术中股骨中心。
[0013]根据一些实施例，计算并获取术中下肢长度，包括：响应用户操作，获取所述术中旋转中心的相机坐标系坐标，并通过所述骨盆精配准矩阵转换为图像坐标系坐标；实时获取股骨在相机坐标系的位置和方向，并通过所述股骨精配准矩阵转换为图像坐标系坐标；围绕所述术中旋转中心旋转所述术中三维模型，使得所述术中股骨中心与所述股骨远端中心的连线形成的第一力线垂直于横断面，并且所述术中旋转中心和所述第一力线构成的平面平行于冠状面；计算所述小粗隆到所述髂前上棘所在横断面的距离并获取所述术中下肢长度。
[0014]根据一些实施例，所述存储器还存储有第二程序，当所述第二程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述手术上位机的术前规划模式，所述术前规划模式包括：获取所述术前下肢医学图像，并基于所述术前下肢医学图像获取骨盆和股骨的术前三维模型；在所述术前三维模型上对用户选择的多个术前骨性点进行标注，并根据用户的操作进行骨盆和股骨的转正；基于所述多个术前骨性点计算所述实际下肢长度。
[0015]根据一些实施例，所述多个术前骨性点包括所述髂前上棘、术前旋转中心、耻骨联合点、所述小粗隆和所述股骨远端中心。
[0016]根据一些实施例，所述术前旋转中心为为置换假体前人体实际的髋臼中心或股骨中心。
[0017]根据一些实施例，骨盆和股骨的转正包括：旋转所述术前三维模型，使得所述髂前上棘的连线平行于图像坐标系的横轴并且平行于冠状面。
[0018]根据一些实施例，骨盆和股骨的转正还包括：旋转所述术前三维模型，使得所述髂前上棘的连线平行于图像坐标系的横轴，并且所述髂前上棘与所述耻骨联合点构成的平面平行于冠状面。
[0019]根据一些实施例，计算所述实际下肢长度，包括：围绕所述术前旋转中心旋转所述术前三维模型，使得由所述人体实际的股骨中心与所述股骨远端中心的连线形成的第二力线垂直于横断面，并且所述术前旋转中心和所述第二力线构成的平面平行于冠状面；计算所述小粗隆到所述髂前上棘所在横断面的距离并获取所述实际下肢长度。
[0020]根据本申请的一方面，提供一种手术系统，包括如前述的手术上位机；以及骨盆示踪器及校验铆钉；股骨示踪器及校验铆钉；导航相机，用于获取骨盆、股骨以及选取的骨性点的实时位置信息，并与所述手术上位机通信连接；探针，用于选取所述骨性点；显示器，与所述手术上位机连接，用于可视化显示实时人机交互信息。
[0021]根据本申请的实施例，通过对术前规划图像的分析，以及在术中依据医学影像对患者骨盆进行配准等操作，实现髋关节置换术中下肢长度变化的精确测量与计算，并实时显示测量结果，有效预防下肢不等长现象。
[0022]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0024]图1示出根据本申请示例实施例的手术上位机术前规划模式的流程图。
[0025]图2A示出根据本申请示例实施例的骨盆骨性点的示意图。
[0026]图2B示出根据本申请示例实施例的股骨骨性点的示意图。
[0027]图2C示出根据本申请示例实施例的股骨远端骨性点的示意图。
[0028]图3A示出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术上位机，分别与骨盆示踪器及股骨示踪器连接，用于髋关节置换手术中测量下肢长度并获取测量数据，所述测量数据包括实际下肢长度和术中下肢长度，其特征在于，所述手术上位机包括：处理器；以及存储器，存储有第一程序，当所述第一程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述手术上位机的术中执行模式，所述术中执行模式包括：实时获取术中下肢医学图像，并基于所述术中下肢医学图像获取骨盆和股骨的术中三维模型；响应用户的操作，对骨盆和股骨分别进行配准以进行下肢长度测量；置换假体后，在所述术中三维模型上对用户选取的多个术中骨性点进行标注；基于所述多个术中骨性点计算并获取所述术中下肢长度。2.根据权利要求1所述的手术上位机，其特征在于，对骨盆和股骨进行配准包括粗配准和精配准。3.根据权利要求2所述的手术上位机，其特征在于，所述粗配准包括：获取术前下肢医学图像，在所述术前下肢医学图像上对用户选取的多个第一图像配准点进行标注并获取图像坐标系坐标；对与所述多个第一图像配准点对应的骨面上的多个第一手术配准点进行标注并获取相机坐标系坐标；基于所述第一图像配准点的图像坐标系坐标和所述第一手术配准点的相机坐标系坐标，分别获取图像坐标系与相机坐标系转换的骨盆粗配准矩阵和股骨粗配准矩阵。4.根据权利要求2所述的手术上位机，其特征在于，所述精配准包括：对用户在骨面上选取的多个第二手术配准点进行标注并获取相机坐标系坐标；分别通过所述骨盆粗配准矩阵和所述股骨粗配准矩阵获取所述多个第二手术配准点对应的多个第二图像配准点并获取图像坐标系坐标；基于所述第二图像配准点的图像坐标系坐标和所述第二手术配准点的相机坐标系坐标，分别获取图像坐标系与相机坐标系转换的骨盆精配准矩阵和股骨精配准矩阵。5.根据权利要求1所述的手术上位机，其特征在于，所述多个术中骨性点包括术中旋转中心、股骨远端中心、小粗隆和髂前上棘。6.根据权利要求5所述的手术上位机，其特征在于，所述术中旋转中心为置换假体后的术中髋臼中心或术中股骨中心。7.根据权利要求1所述的手术上位机，其特征在于，计算并获取术中下肢长度，包括：响应用户操作，获取所述术中旋转中心的相机坐标系坐标，并通过所述骨盆精配准矩阵转换为图像坐标系坐标；实时获取股骨在相机坐标系的位置和方向，并通过所述股骨精配准矩阵转换为图像坐标系坐标；围绕所述术中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝杰，
申请(专利权)人：北京天智航医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：