【技术实现步骤摘要】
本申请涉及医疗器械，特别是涉及一种植入物跟踪方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、在骨科手术中，植入物的精确定位对于手术的成功至关重要。传统的手术方法依赖于医生的经验和手感，存在一定的局限性，如手术精度不足、手术时间较长、术后恢复慢等问题。随着医疗技术的不断进步，骨科手术机器人大面积应用，已成为提高手术精度和安全性的重要工具。
2、在植入物的精确定位上，骨科手术机器人大多采用光学跟踪系统、电磁跟踪系统、超声波跟踪系统这三种技术方案。其中，光学跟踪系统利用摄像头捕捉植入物上的标记，通过图像处理技术实现跟踪，但容易受到光线和视野的限制；电磁跟踪系统可能受到金属干扰，对环境要求较高；超声波跟踪系统穿透力有限，且对软组织的跟踪效果不佳。
3、目前较为常见的应用方案是通过双目相机采集安装在植入物上的示踪器的位置，来实现对植入物的跟踪。但示踪器的定位依赖于植入物的三维模型数据，而植入物的三维模型数据则均为厂商自研，使用者很难拿到，示踪器只能放在植入物的固定位置上，一旦该位置在手术过程中被遮挡，或者植入物为非常规结构、完全没有三维模型数据，植入物的定位的准确性就低。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种植入物跟踪方法、装置、电子设备及存储介质，以提高植入物跟踪的准确性。具体技术方案如下：
2、第一方面，本申请实施例提供了一种植入物跟踪方法，所述方法包括：
3、利用所述探针采集所述植入物表面上的多个第一特征点，获取所述植入物
4、基于所述三维点云数据，构建所述植入物的三维模型；
5、在所述植入物的第二特征点上安装示踪器，并根据所述三维模型得到所述第二特征点与所述三维模型之间的第一位置关系；
6、在所述植入物植入患者体内的过程中，利用所述示踪器获取所述第二特征点当前的第一位置信息；
7、根据所述第一位置信息以及所述第一位置关系，确定所述植入物在所述患者体内当前的第二位置信息。
8、本申请的一个实施例中，在所述确定所述植入物在所述患者体内当前的第二位置信息之后，所述方法还包括：
9、对比所述第二位置信息与预设的目标位置之间的位置偏差，利用比例-积分-微分控制器根据所述位置偏差生成控制信号，其中，所述控制信号的强弱与所述位置偏差的大小呈正相关；
10、利用所述比例-积分-微分控制器，调整所述控制信号，以使得机械臂根据所述控制信号的变化带动所述植入物调整位置，直至所述控制信号表示所述植入物到达所述预设的目标位置。
11、本申请的一个实施例中，所述基于所述三维点云数据，构建所述植入物的三维模型，包括：
12、将所述三维点云数据通过法线投影至二维平面，得到投影点数据；
13、基于空间区域增长算法，对所述投影点数据进行平面内的三角化；
14、根据三角化之后的所述投影点之间的拓扑连接关系，确定所述三维点云数据中各三维点之间的拓扑连接；
15、基于各所述三维点之间的拓扑连接，构建所述植入物的三维模型。
16、本申请的一个实施例中，所述根据所述三维模型得到所述第二特征点与所述三维模型之间的第一位置关系，包括：
17、根据所述三维模型中所述第二特征点与所述第一特征点之间的位置关系，得到所述第二特征点与所述三维模型之间待验证的第二位置关系；
18、利用预先标定好的标定器采集所述第二特征点与所述三维模型之间的样本位置关系；
19、对比所述第二位置关系与所述样本位置关系之间的间距偏差，并根据所述间距偏差调整所述第二位置关系，得到所述第一位置关系。
20、本申请的一个实施例中，在所述获取所述植入物的三维点云数据之后，所述方法还包括：
21、利用预设的去噪算法，对所述三维点云数据进行去噪处理，得到去噪处理之后的所述三维点云数据；
22、利用预设的滤波算法，对去噪处理之后所述三维模型数据进行滤波处理，得到预处理之后的所述三维点云数据；
23、在构建所述植入物的三维模型之后，所述方法还包括：
24、利用预设的平滑算法，对所述三维模型进行平滑处理；
25、利用预设的边界条件，对所述三维模型的边界进行约束。
26、第二方面，本申请实施例提供了一种植入物跟踪装置，所述装置包括：
27、数据获取模块，用于利用所述探针采集所述植入物表面上的多个第一特征点，获取所述植入物的三维点云数据；
28、三维模型构建模块，用于基于所述三维点云数据，构建所述植入物的三维模型；
29、位置关系确定模块，用于在所述植入物的第二特征点上安装示踪器，并根据所述三维模型得到所述第二特征点与所述三维模型之间的第一位置关系；
30、第一位置信息获取模块，用于在所述植入物植入患者体内的过程中，利用所述示踪器获取所述第二特征点当前的第一位置信息；
31、第二位置信息确定模块，用于根据所述第一位置信息以及所述第一位置关系，确定所述植入物在所述患者体内当前的第二位置信息。
32、本申请的一个实施例中，所述装置还包括：
33、控制信号生成模块，用于对比所述第二位置信息与预设的目标位置之间的位置偏差，利用比例-积分-微分控制器根据所述位置偏差生成控制信号，其中，所述控制信号的强弱与所述位置偏差的大小呈正相关；
34、位置调整模块，用于利用所述比例-积分-微分控制器，调整所述控制信号，以使得机械臂根据所述控制信号的变化带动所述植入物调整位置，直至所述控制信号表示所述植入物到达所述预设的目标位置。
35、本申请的一个实施例中，所述三维模型构建模块，具体用于：
36、将所述三维点云数据通过法线投影至二维平面，得到投影点数据；
37、基于空间区域增长算法，对所述投影点数据进行平面内的三角化；
38、根据三角化之后的所述投影点之间的拓扑连接关系，确定所述三维点云数据中各三维点之间的拓扑连接；
39、基于各所述三维点之间的拓扑连接，构建所述植入物的三维模型。
40、本申请的一个实施例中，所述第一位置信息获取模块，具体用于：
41、根据所述三维模型中所述第二特征点与所述第一特征点之间的位置关系，得到所述第二特征点与所述三维模型之间待验证的第二位置关系；
42、利用预先标定好的标定器采集所述第二特征点与所述三维模型之间的样本位置关系；
43、对比所述第二位置关系与所述样本位置关系之间的间距偏差，并根据所述间距偏差调整所述第二位置关系，得到所述第一位置关系。
44、本申请的一个实施例中，所述装置还包括：
45、去噪处理模块，用于利用预设的去噪算法，对所述三维点云数据进行去噪处理，得到去噪处理之后的所述三维点云数据；
46、滤波处理模块，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种植入物跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述植入物在所述患者体内当前的第二位置信息之后，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述三维点云数据，构建所述植入物的三维模型，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述植入物的第二特征点上安装示踪器，并根据所述三维模型得到所述第二特征点与所述三维模型之间的第一位置关系，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述植入物的三维点云数据之后，所述方法还包括：
6.一种植入物跟踪装置，其特征在于，所述装置包括：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述三维模型构建模块，具体用于：
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一位置信息获取模块，具体用于：
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
11.一种
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种植入物跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述植入物在所述患者体内当前的第二位置信息之后，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述三维点云数据，构建所述植入物的三维模型，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述植入物的第二特征点上安装示踪器，并根据所述三维模型得到所述第二特征点与所述三维模型之间的第一位置关系，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述植入物的三维点云数据之后，所述方法还包括：
6.一种植入物跟踪装置，其特征在于，所述装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：方华磊，徐子昂，林鹏，
申请(专利权)人：杭州三坛医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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