【技术实现步骤摘要】
本申请涉及前交叉韧带重建手术的导航系统的，具体涉及一种骨模型的配准装置及其方法。
技术介绍
1、前交叉韧带重建手术的导航系统中，需要对术腿股骨、胫骨进行配准，使系统识别股骨、胫骨在空间中的坐标系，实现骨坐标系和图像(ct&mri)坐标系的拟合，骨坐标系与图像坐标系的拟合是患者膝关节定位的重要一步操作。
2、常见的使用带有示踪器的配准工具对手术部位进行配准的装置及其方法对手术操作条件不高，此类手术并非微创。同时，在配准时需要考虑到手术过程中腿骨会产生移动对配准精确度的影响。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种骨模型的配准装置及其方法。
2、一方面，本申请提供了一种骨模型的配准装置，包括股骨定位组件、胫骨定位组件、探针组件、相机和电脑，所述股骨定位组件用于确定股骨的空间位置；所述胫骨定位组件用于确定胫骨的空间位置；所述探针组件用于确定膝关节骨面平台的空间位置；所述相机发射入射光线，并同时接收所述入射光线由所述股骨定位组件、所述胫骨定位组件和所述探针组件反射后的反射光线；所述电脑与所述相机电连接，采集所述反射光线的方位信息，并转化为空间坐标，并将所述空间坐标与术前获得的腿部图像坐标进行拟合。
3、可选的，所述探针组件包括多种探针，每种所述探针包括多个第一示踪器，且多个所述第一示踪器的所在位置可确定一个平面，所述第一示踪器用于反射所述相机发出的所述入射光线。
4、可选的，所述探针组件
5、可选的，所述双面探针至少包括六个所述第一示踪器，所述第一示踪器均分为两组，每组所述第一示踪器的所在位置可确定一个平面，两个所述平面互相垂直。
6、可选的，所述双面探针的针尖倾斜设置，所述双面探针的所述针尖和所述双面探针的探针杆所在平面和每组所述第一示踪器的所在平面均为45度夹角。
7、可选的，所述股骨定位组件包括股骨定位器、股骨夹持器和股骨导向器，所述股骨定位器安装在所述股骨夹持器上，所述股骨定位器用于反射所述相机发出的所述入射光线；
8、股骨骨针插入所述股骨导向器内并通过所述股骨导向器导向，以固定于所述股骨，所述股骨夹持器套设在所述股骨骨针上，与所述股骨导向器相抵。
9、可选的，所述股骨定位器包括多个第二示踪器，多个所述第二示踪器的所在位置可确定一个平面，所述第二示踪器用于反射所述相机发出的所述入射光线。
10、可选的，所述股骨导向器包括两个第一导向套，所述股骨骨针插设于所述第一导向套内并由所述第一导向套导向，两个所述第一导向套的端部与所述股骨相抵。
11、可选的，所述胫骨定位组件包括胫骨定位器、胫骨夹持器和胫骨导向器，所述胫骨定位器安装在所述胫骨夹持器上，所述胫骨定位器用于反射所述相机发出的所述入射光线；
12、胫骨骨针插入所述胫骨导向器内并通过所述胫骨导向器导向，以固定于所述胫骨，所述胫骨夹持器套设在所述胫骨骨针上，与所述胫骨导向器相抵。
13、可选的，所述胫骨定位器包括多个第三示踪器，多个所述第三示踪器的所在位置可确定一个平面，所述第三示踪器用于反射所述相机发出的所述入射光线。
14、可选的，所述胫骨导向器包括两个第二导向套，所述胫骨骨针插设于所述第二导向套内并由所述第二导向套导向，两个所述第二导向套的端部与所述胫骨相抵。
15、可选的，还包括参考架，所述参考架包括架身和多个第四示踪器，多个所述第四示踪器设置在所述架身上，多个所述第四示踪器的所在位置可确定一个平面；
16、所述架身上设有校验点，所述校验点用于放置将所述探针的针头，以校验所述探针。
17、本申请提供的骨模型的配准装置，通过相机发射入射光线，股骨定位组件、胫骨定位组件和探针组件示能够反射光源得到反射光线，此时相机收集反射光线，并将收集到的反射光线的数据传输至电脑，电脑采集反射光线的信息。由于股骨定位组件、股骨定位组件和探针组件之间的位置是相对固定的，所以电脑可以将反射光线转化为坐标。将计算出的空间坐标结合术前获得的腿部图像坐标，使配准结果更为精准。
18、另一方面，本申请提供了一种骨模型的配准方法，包括：
19、股骨定位：通过股骨定位组件固定股骨，通过相机发射入射光线，所述入射光线经所述股骨定位组件反射后再由所述相机接收；
20、胫骨定位：通过胫骨定位组件固定胫骨，通过相机发射入射光线，所述入射光线经所述胫骨定位组件反射后再由所述相机接收；
21、膝关节骨面平台定位：通过所述相机发射入射光线，所述入射光线经探针组件反射后再由所述相机接收；
22、坐标拟合：通过电脑采集由所述股骨定位组件、所述胫骨定位组件和所述探针组件反射后的反射光线的方位信息，并转化为空间坐标，并将所述空间坐标与术前获得的腿部图像坐标进行拟合，实现对所述膝关节骨面平台的配准。
23、可选的，还包括探针组件的校验；
24、将探针组件中的探针的针头放置于参考架的校验点内，所述校验点处的坐标为标准坐标；
25、通过所述相机和所述电脑计算出所述探针的所述针头处的实际坐标；
26、若所述标准坐标和所述实际坐标的差值在预设值内，则通过校验，若所述标准坐标和所述实际坐标的差值超过所述预设值，发出警告。
27、可选的，对所述膝关节骨面平台配准时可使用球头探针。
28、可选的，在对所述膝关节骨面平台多角度进行定位时，通过所述双面探针的两组第一示踪器进行定位；
29、和/或，在对所述膝关节骨面平台有软组织覆盖遮挡骨表面时，使用尖头探针刺入残留软组织，直抵到骨面进行配准点确认；
30、和/或，在所述膝关节骨面平台的配准点处无软组织残留时，使用钝头探针，使钝头探针的端部直抵到骨面进行配准点确认。
31、本申请提供的骨模型的配准方法，股骨定位组件1和胫骨定位组件3能够动态监测股骨2和胫骨4的位置，实时更新腿骨的坐标。由于术前获得的腿部图像坐标为二维坐标，而经电脑由反射光线的方位信息转化的空间坐标为计算出的坐标，将实际的二维坐标和计算出的空间坐标拟合，即将空间坐标与术前获得的腿部图像坐标进行拟合，使配准结果更为精准。
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1.一种骨模型的配准装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述探针组件(5)包括多种探针(51)，每种所述探针(51)包括多个第一示踪器(52)，且多个所述第一示踪器(52)的所在位置可确定一个平面，所述第一示踪器(52)用于反射所述相机(6)发出的所述入射光线。
3.根据权利要求2所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述探针组件包括双面探针(511)，尖头探针(512)、钝头探针(513)和/或球头探针(514)。
4.根据权利要求3所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述双面探针(511)至少包括六个所述第一示踪器(52)，所述第一示踪器(52)均分为两组，每组所述第一示踪器(52)的所在位置可确定一个平面，两个所述平面互相垂直。
5.根据权利要求4所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述双面探针(511)的针尖倾斜设置，所述双面探针(511)的所述针尖和所述双面探针(511)的探针杆所在平面和每组所述第一示踪器(52)的所在平面均为45度夹角。
6.根据权利要求1所述的骨模
7.根据权利要求6所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述股骨定位器(11)包括多个第二示踪器(111)，多个所述第二示踪器(111)的所在位置可确定一个平面，所述第二示踪器(111)用于反射所述相机(6)发出的所述入射光线。
8.根据权利要求6所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述股骨导向器(13)包括两个第一导向套(131)，所述股骨骨针(8)插设于所述第一导向套(131)内并由所述第一导向套(131)导向，两个所述第一导向套(131)的端部与所述股骨(2)相抵。
9.根据权利要求1所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述胫骨定位组件(3)包括胫骨定位器(31)、胫骨夹持器(32)和胫骨导向器(33)，所述胫骨定位器(31)安装在所述胫骨夹持器(32)上，所述胫骨定位器(31)用于反射所述相机(6)发出的所述入射光线；
10.根据权利要求9所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述胫骨定位器(31)包括多个第三示踪器(311)，多个所述第三示踪器(311)的所在位置可确定一个平面，所述第三示踪器(311)用于反射所述相机(6)发出的所述入射光线。
11.根据权利要求9所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述胫骨导向器(33)包括两个第二导向套(331)，所述胫骨骨针(9)插设于所述第二导向套(331)内并由所述第二导向套(331)导向，两个所述第二导向套(331)的端部与所述胫骨(4)相抵。
12.根据权利要求1所述的骨模型的配准装置，其特征在于，还包括参考架(10)，所述参考架(10)包括架身(101)和多个第四示踪器(102)，多个所述第四示踪器(102)设置在所述架身(101)上，多个所述第四示踪器(102)的所在位置可确定一个平面；
13.一种采用权利要求1-12任一项所述的骨模型的配准装置的配准方法，其特征在于，包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的骨模型的配准方法，其特征在于，还包括探针组件(5)的校验；
15.根据权利要求13所述的骨模型的配准方法，其特征在于，对所述膝关节骨面平台配准时可使用球头探针(514)。
16.根据权利要求15所述的骨模型的配准方法，其特征在于，在对所述膝关节骨面平台多角度进行定位时，通过所述双面探针(511)的两组第一示踪器(52)进行定位；
...【技术特征摘要】
1.一种骨模型的配准装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述探针组件(5)包括多种探针(51)，每种所述探针(51)包括多个第一示踪器(52)，且多个所述第一示踪器(52)的所在位置可确定一个平面，所述第一示踪器(52)用于反射所述相机(6)发出的所述入射光线。
3.根据权利要求2所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述探针组件包括双面探针(511)，尖头探针(512)、钝头探针(513)和/或球头探针(514)。
4.根据权利要求3所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述双面探针(511)至少包括六个所述第一示踪器(52)，所述第一示踪器(52)均分为两组，每组所述第一示踪器(52)的所在位置可确定一个平面，两个所述平面互相垂直。
5.根据权利要求4所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述双面探针(511)的针尖倾斜设置，所述双面探针(511)的所述针尖和所述双面探针(511)的探针杆所在平面和每组所述第一示踪器(52)的所在平面均为45度夹角。
6.根据权利要求1所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述股骨定位组件(1)包括股骨定位器(11)、股骨夹持器(12)和股骨导向器(13)，所述股骨定位器(11)安装在所述股骨夹持器(12)上，所述股骨定位器(11)用于反射所述相机(6)发出的所述入射光线；
7.根据权利要求6所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述股骨定位器(11)包括多个第二示踪器(111)，多个所述第二示踪器(111)的所在位置可确定一个平面，所述第二示踪器(111)用于反射所述相机(6)发出的所述入射光线。
8.根据权利要求6所述的骨模型的配准装置，其特征在于，所述股骨导向器(13)包括两个第一导向套(131)，所述股骨骨针(8)插设于所述第一导向套(131)内并...
【专利技术属性】
技术研发人员：王钊，韩旭，林振兴，张立群，刘立波，
申请(专利权)人：北京纳通医用机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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